Java多线程之synchronized关键字详解

多线程的同步机制对资源进行加锁，使得在同一个时间，只有一个线程可以进行操作，同步用以解决多个线程同时访问时可能出现的问题。

同步机制可以使用synchronized关键字实现。

当synchronized关键字修饰一个方法的时候，该方法叫做同步方法。

当synchronized方法执行完或发生异常时，会自动释放锁。

下面通过一个例子来对synchronized关键字的用法进行解析。

1，是否使用synchronized关键字的不同

1. public class ThreadTest 
2. { 
3.     public static void main(String[] args) 
4.     { 
5.         Example example = new Example(); 
6.  
7.         Thread t1 = new Thread1(example); 
8.         Thread t2 = new Thread1(example); 
9.  
10.         t1.start(); 
11.         t2.start(); 
12.     } 
13.  
14. } 
15.  
16. class Example 
17. { 
18.     public synchronized void execute() 
19.     { 
20.         for (int i = 0; i < 10; ++i) 
21.         { 
22.             try 
23.             { 
24.                 Thread.sleep(500); 
25.             } 
26.             catch (InterruptedException e) 
27.             { 
28.                 e.printStackTrace(); 
29.             } 
30.             System.out.println("Hello: " + i); 
31.         } 
32.     } 
33.  
34. } 
35.  
36. class Thread1 extends Thread 
37. { 
38.     private Example example; 
39.  
40.     public Thread1(Example example) 
41.     { 
42.         this.example = example; 
43.     } 
44.  
45.     @Override 
46.     public void run() 
47.     { 
48.         example.execute(); 
49.     } 
50.  
51. } 

是否在execute()方法前加上synchronized关键字，这个例子程序的执行结果会有很大的不同。

如果不加synchronized关键字，则两个线程同时执行execute()方法，输出是两组并发的。

如果加上synchronized关键字，则会先输出一组0到9，然后再输出下一组，说明两个线程是顺次执行的。

2.多个方法的多线程情况

将程序改动一下，Example类中再加入一个方法execute2()。

之后再写一个线程类Thread2，Thread2中的run()方法执行的是execute2()。Example类中的两个方法都是被synchronized关键字修饰的。

1. public class ThreadTest 
2. { 
3.     public static void main(String[] args) 
4.     { 
5.         Example example = new Example(); 
6.  
7.         Thread t1 = new Thread1(example); 
8.         Thread t2 = new Thread2(example); 
9.  
10.         t1.start(); 
11.         t2.start(); 
12.     } 
13.  
14. } 
15.  
16. class Example 
17. { 
18.     public synchronized void execute() 
19.     { 
20.         for (int i = 0; i < 20; ++i) 
21.         { 
22.             try 
23.             { 
24.                 Thread.sleep((long) Math.random() * 1000); 
25.             } 
26.             catch (InterruptedException e) 
27.             { 
28.                 e.printStackTrace(); 
29.             } 
30.             System.out.println("Hello: " + i); 
31.         } 
32.     } 
33.  
34.     public synchronized void execute2() 
35.     { 
36.         for (int i = 0; i < 20; ++i) 
37.         { 
38.             try 
39.             { 
40.                 Thread.sleep((long) Math.random() * 1000); 
41.             } 
42.             catch (InterruptedException e) 
43.             { 
44.                 e.printStackTrace(); 
45.             } 
46.             System.out.println("World: " + i); 
47.         } 
48.     } 
49.  
50. } 
51.  
52. class Thread1 extends Thread 
53. { 
54.     private Example example; 
55.  
56.     public Thread1(Example example) 
57.     { 
58.         this.example = example; 
59.     } 
60.  
61.     @Override 
62.     public void run() 
63.     { 
64.         example.execute(); 
65.     } 
66.  
67. } 
68.  
69. class Thread2 extends Thread 
70. { 
71.     private Example example; 
72.  
73.     public Thread2(Example example) 
74.     { 
75.         this.example = example; 
76.     } 
77.  
78.     @Override 
79.     public void run() 
80.     { 
81.         example.execute2(); 
82.     } 
83.  
84. } 

如果去掉synchronized关键字，则两个方法并发执行，并没有相互影响。

但是如例子程序中所写，即便是两个方法：

执行结果永远是执行完一个线程的输出再执行另一个线程的。

说明：

如果一个对象有多个synchronized方法，某一时刻某个线程已经进入到了某个synchronized方法，那么在该方法没有执行完毕前，其他线程是无法访问该对象的任何synchronized方法的。

结论：

当synchronized关键字修饰一个方法的时候，该方法叫做同步方法。

Java中的每个对象都有一个锁(lock)，或者叫做监视器(monitor)，当一个线程访问某个对象的synchronized方法时，将该对象上锁，其他任何线程都无法再去访问该对象的synchronized方法了(这里是指所有的同步方法，而不仅仅是同一个方法)，直到之前的那个线程执行方法完毕后(或者是抛出了异常)，才将该对象的锁释放掉，其他线程才有可能再去访问该对象的synchronized方法。

注意这时候是给对象上锁，如果是不同的对象，则各个对象之间没有限制关系。

尝试在代码中构造第二个线程对象时传入一个新的Example对象，则两个线程的执行之间没有什么制约关系。

3.考虑静态的同步方法

当一个synchronized关键字修饰的方法同时又被static修饰，之前说过，非静态的同步方法会将对象上锁，但是静态方法不属于对象，而是属于类，它会将这个方法所在的类的Class对象上锁。

一个类不管生成多少个对象，它们所对应的是同一个Class对象。

1. public class ThreadTest 
2. { 
3.     public static void main(String[] args) 
4.     { 
5.         Example example = new Example(); 
6.  
7.         Thread t1 = new Thread1(example); 
8.  
9.         // 此处即便传入不同的对象，静态方法同步仍然不允许多个线程同时执行 
10.         example = new Example(); 
11.  
12.         Thread t2 = new Thread2(example); 
13.  
14.         t1.start(); 
15.         t2.start(); 
16.     } 
17.  
18. } 
19.  
20. class Example 
21. { 
22.     public synchronized static void execute() 
23.     { 
24.         for (int i = 0; i < 20; ++i) 
25.         { 
26.             try 
27.             { 
28.                 Thread.sleep((long) Math.random() * 1000); 
29.             } 
30.             catch (InterruptedException e) 
31.             { 
32.                 e.printStackTrace(); 
33.             } 
34.             System.out.println("Hello: " + i); 
35.         } 
36.     } 
37.  
38.     public synchronized static void execute2() 
39.     { 
40.         for (int i = 0; i < 20; ++i) 
41.         { 
42.             try 
43.             { 
44.                 Thread.sleep((long) Math.random() * 1000); 
45.             } 
46.             catch (InterruptedException e) 
47.             { 
48.                 e.printStackTrace(); 
49.             } 
50.             System.out.println("World: " + i); 
51.         } 
52.     } 
53.  
54. } 
55.  
56. class Thread1 extends Thread 
57. { 
58.     private Example example; 
59.  
60.     public Thread1(Example example) 
61.  
62.     { 
63.         this.example = example; 
64.     } 
65.  
66.     @Override 
67.     public void run() 
68.     { 
69.         Example.execute(); 
70.     } 
71.  
72. } 
73.  
74. class Thread2 extends Thread 
75. { 
76.     private Example example; 
77.  
78.     public Thread2(Example example) 
79.     { 
80.         this.example = example; 
81.     } 
82.  
83.     @Override 
84.     public void run() 
85.     { 
86.         Example.execute2(); 
87.     } 
88.  
89. } 

所以如果是静态方法的情况(execute()和execute2()都加上static关键字)，即便是向两个线程传入不同的Example对象，这两个线程仍然是互相制约的，必须先执行完一个，再执行下一个。

结论：

如果某个synchronized方法是static的，那么当线程访问该方法时，它锁的并不是synchronized方法所在的对象，而是synchronized方法所在的类所对应的Class对象。Java中，无论一个类有多少个对象，这些对象会对应唯一一个Class对象，因此当线程分别访问同一个类的两个对象的两个static，synchronized方法时，它们的执行顺序也是顺序的，也就是说一个线程先去执行方法，执行完毕后另一个线程才开始。

4. synchronized块

synchronized块写法：

synchronized(object)

{

}

表示线程在执行的时候会将object对象上锁。(注意这个对象可以是任意类的对象，也可以使用this关键字)。

这样就可以自行规定上锁对象。

1. public class ThreadTest 
2. { 
3.     public static void main(String[] args) 
4.     { 
5.         Example example = new Example(); 
6.  
7.         Thread t1 = new Thread1(example); 
8.         Thread t2 = new Thread2(example); 
9.  
10.         t1.start(); 
11.         t2.start(); 
12.     } 
13.  
14. } 
15.  
16. class Example 
17. { 
18.     private Object object = new Object(); 
19.  
20.     public void execute() 
21.     { 
22.         synchronized (object) 
23.         { 
24.             for (int i = 0; i < 20; ++i) 
25.             { 
26.                 try 
27.                 { 
28.                     Thread.sleep((long) Math.random() * 1000); 
29.                 } 
30.                 catch (InterruptedException e) 
31.                 { 
32.                     e.printStackTrace(); 
33.                 } 
34.                 System.out.println("Hello: " + i); 
35.             } 
36.  
37.         } 
38.  
39.     } 
40.  
41.     public void execute2() 
42.     { 
43.         synchronized (object) 
44.         { 
45.             for (int i = 0; i < 20; ++i) 
46.             { 
47.                 try 
48.                 { 
49.                     Thread.sleep((long) Math.random() * 1000); 
50.                 } 
51.                 catch (InterruptedException e) 
52.                 { 
53.                     e.printStackTrace(); 
54.                 } 
55.                 System.out.println("World: " + i); 
56.             } 
57.  
58.         } 
59.  
60.     } 
61.  
62. } 
63.  
64. class Thread1 extends Thread 
65. { 
66.     private Example example; 
67.  
68.     public Thread1(Example example) 
69.     { 
70.         this.example = example; 
71.     } 
72.  
73.     @Override 
74.     public void run() 
75.     { 
76.         example.execute(); 
77.     } 
78.  
79. } 
80.  
81. class Thread2 extends Thread 
82. { 
83.     private Example example; 
84.  
85.     public Thread2(Example example) 
86.     { 
87.         this.example = example; 
88.     } 
89.  
90.     @Override 
91.     public void run() 
92.     { 
93.         example.execute2(); 
94.     } 
95.  
96. } 

例子程序4所达到的效果和例子程序2的效果一样，都是使得两个线程的执行顺序进行，而不是并发进行，当一个线程执行时，将object对象锁住，另一个线程就不能执行对应的块。

synchronized方法实际上等同于用一个synchronized块包住方法中的所有语句，然后在synchronized块的括号中传入this关键字。当然，如果是静态方法，需要锁定的则是class对象。

可能一个方法中只有几行代码会涉及到线程同步问题，所以synchronized块比synchronized方法更加细粒度地控制了多个线程的访问，只有synchronized块中的内容不能同时被多个线程所访问，方法中的其他语句仍然可以同时被多个线程所访问(包括synchronized块之前的和之后的)。

注意：被synchronized保护的数据应该是私有的。

结论：

synchronized方法是一种粗粒度的并发控制，某一时刻，只能有一个线程执行该synchronized方法;

synchronized块则是一种细粒度的并发控制，只会将块中的代码同步，位于方法内、synchronized块之外的其他代码是可以被多个线程同时访问到的。

作者：佚名

来源：51CTO