Java类锁和对象锁实践

感谢［jiehao］同学的投稿，投稿可将文章发送到tengfei@ifeve.com

类锁和对象锁是否会冲突？对象锁和私有锁是否会冲突？通过实例来进行说明。

一、相关约定

为了明确后文的描述，先对本文涉及到的锁的相关定义作如下约定：

1. 类锁：在代码中的方法上加了static和synchronized的锁，或者synchronized(xxx.class）的代码段，如下文中的increament()；

2.对象锁：在代码中的方法上加了synchronized的锁，或者synchronized(this）的代码段，如下文中的synOnMethod()和synInMethod()；

3.私有锁：在类内部声明一个私有属性如private Object lock，在需要加锁的代码段synchronized(lock），如下文中的synMethodWithObj()。

二、测试代码

1.编写一个启动类ObjectLock

public class ObjectLock {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("start time = " + System.currentTimeMillis()+"ms");
		LockTestClass test = new LockTestClass();
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			Thread thread = new ObjThread(test, i);
			thread.start();
		}
	}
}

2.编写一个线程类ObjThread，用于启动同步方法（注意它的run方法可能会调整以进行不同的测试）

public class ObjThread extends Thread {
	LockTestClass lock;
	int i = 0;

	public ObjThread(LockTestClass lock, int i) {
		this.lock = lock;
		this.i = i;
	}

	public void run() {
		//无锁方法
//		lock.noSynMethod(this.getId(),this);
		//对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
		lock.synInMethod();
		//对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
//		lock.synOnMethod();
		//私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
//		lock.synMethodWithObj();
		//类锁方法，采用static synchronized increment的方式
		LockTestClass.increment();
	}
}

3.再编写一个锁的测试类LockTestClass，包括各种加锁方法

public class LockTestClass {
	//用于类锁计数
	private static int i = 0;
    //私有锁
	private Object object = new Object();

	/**
	 * <p>
	 * 无锁方法
	 *
	 * @param threadID
	 * @param thread
	 */
	public void noSynMethod(long threadID, ObjThread thread) {
		System.out.println("nosyn: class obj is " + thread + ", threadId is"
				+ threadID);
	}

	/**
	 * 对象锁方法1
	 */
	public synchronized void synOnMethod() {
		System.out.println("synOnMethod begins" + ", time = "
				+ System.currentTimeMillis() + "ms");
		try {
			Thread.sleep(2000L);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("synOnMethod ends");
	}

	/**
	 * 对象锁方法2,采用synchronized (this)来加锁
	 */
	public void synInMethod() {
		synchronized (this) {
			System.out.println("synInMethod begins" + ", time = "
					+ System.currentTimeMillis() + "ms");
			try {
				Thread.sleep(2000L);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("synInMethod ends");
		}

	}

	/**
	 * 对象锁方法3
	 */
	public void synMethodWithObj() {
		synchronized (object) {
			System.out.println("synMethodWithObj begins" + ", time = "
					+ System.currentTimeMillis() + "ms");
			try {
				Thread.sleep(2000L);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("synMethodWithObj ends");
		}
	}

	/**
	 * 类锁
	 */
	public static synchronized void increament() {
		System.out.println("class synchronized. i = " + i + ", time = "
				+ System.currentTimeMillis() + "ms");
		i++;
		try {
			Thread.sleep(2000L);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		 System.out.println("class synchronized ends.");
	}

}

三、测试结果

1.测试类锁和对象锁，ObjectThread的run方法修改如下：

public void run() {
		//无锁方法
//		lock.noSynMethod(this.getId(),this);
		//对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
		lock.synInMethod();
		//对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
//		lock.synOnMethod();
		//私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
//		lock.synMethodWithObj();
		//类锁方法，采用static synchronized increment的方式
		LockTestClass.increament();
	}

终端输出：

start time = 1413101360231ms
synInMethod begins, time = 1413101360233ms
synInMethod ends
class synchronized. i = 0, time = 1413101362233ms
synInMethod begins, time = 1413101362233ms
class synchronized ends.
synInMethod ends
class synchronized. i = 1, time = 1413101364233ms
synInMethod begins, time = 1413101364233ms
class synchronized ends.
synInMethod ends
class synchronized. i = 2, time = 1413101366234ms
class synchronized ends.

可以看到对象锁方法(synInMothod）第一次启动时比类锁方法（increament)快2秒，这是因为在synInMehtod执行时sleep了2秒再执行的increament，而这两个方法共用一个线程，所以会慢2秒，如果increament在run中放到synInMethod前面，那么第一次启动时就是increament快2秒。
而当类锁方法启动时，另一个线程时的对象锁方法也几乎同时启动，说明二者使用的并非同一个锁，不会产生竞争。
结论：类锁和对象锁不会产生竞争，二者的加锁方法不会相互影响。

2.私有锁和对象锁，ObjectThread的run方法修改如下：

public void run() {
		//无锁方法
//		lock.noSynMethod(this.getId(),this);
		//对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
		lock.synInMethod();
		//对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
//		lock.synOnMethod();
		//私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
		lock.synMethodWithObj();
		//类锁方法，采用static synchronized increment的方式
//		LockTestClass.increament();
	}

终端输出：

start time = 1413121912406ms
synInMethod begins, time = 1413121912407ms.
synInMethod ends.
synMethodWithObj begins, time = 1413121914407ms
synInMethod begins, time = 1413121914407ms.
synInMethod ends.
synMethodWithObj ends
synInMethod begins, time = 1413121916407ms.
synMethodWithObj begins, time = 1413121916407ms
synInMethod ends.
synMethodWithObj ends
synMethodWithObj begins, time = 1413121918407ms
synMethodWithObj ends

和类锁和对象锁非常类似。

结论：私有锁和对象锁也不会产生竞争，二者的加锁方法不会相互影响。

3.synchronized直接加在方法上和synchronized(this)，ObjectThread的run方法修改如下：

public void run() {
		//无锁方法
//		lock.noSynMethod(this.getId(),this);
		//对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
		lock.synInMethod();
		//对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
		lock.synOnMethod();
		//私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
//		lock.synMethodWithObj();
		//类锁方法，采用static synchronized increment的方式
//		LockTestClass.increament();
	}

终端输出：

start time = 1413102913278ms
synInMethod begins, time = 1413102913279ms
synInMethod ends
synInMethod begins, time = 1413102915279ms
synInMethod ends
synOnMethod begins, time = 1413102917279ms
synOnMethod ends
synInMethod begins, time = 1413102919279ms
synInMethod ends
synOnMethod begins, time = 1413102921279ms
synOnMethod ends
synOnMethod begins, time = 1413102923279ms
synOnMethod ends

       可以看到，二者严格地串行输出（当然再次执行时先运行synInMethod还是先运行synOnMethod并不是确定的，取决于谁获得了锁）。

    结论：synchronized直接加在方法上和synchronized(this)都是对当前对象加锁，二者的加锁方法够成了竞争关系，同一时刻只能有一个方法能执行。