Java：手把手教你全面学习神秘的Synchronized关键字
前言
- 在
Java中，有一个常被忽略 但 非常重要的关键字Synchronized - 今天，我将详细讲解
Java关键字Synchronized的所有知识，希望你们会喜欢
目录
示意图
1. 定义
Java中的1个关键字
2. 作用
保证同一时刻最多只有1个线程执行 被Synchronized修饰的方法 / 代码
其他线程 必须等待当前线程执行完该方法 / 代码块后才能执行该方法 / 代码块
3. 应用场景
保证线程安全，解决多线程中的并发同步问题（实现的是阻塞型并发），具体场景如下：
- 修饰 实例方法 / 代码块时，（同步）保护的是同一个对象方法的调用 & 当前实例对象
- 修饰 静态方法 / 代码块时，（同步）保护的是 静态方法的调用 & class 类对象
4. 原理
- 依赖
JVM实现同步 - 底层通过一个监视器对象
（monitor）完成，wait（）、notify（）等方法也依赖于 monitor 对象
监视器锁（monitor）的本质 依赖于 底层操作系统的互斥锁（Mutex Lock）实现
5. 具体使用
Synchronized 用于 修饰 代码块、类的实例方法 & 静态方法
5.1 使用规则
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5.2 锁的类型 & 等级
- 由于
Synchronized会修饰 代码块、类的实例方法 & 静态方法，故分为不同锁的类型 - 具体如下
示意图
- 之间的区别
示意图
5.3 使用方式
/**
* 对象锁
*/
public class Test{
// 对象锁：形式1(方法锁)
public synchronized void Method1(){
System.out.println("我是对象锁也是方法锁");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
// 对象锁：形式2（代码块形式）
public void Method2(){
synchronized (this){
System.out.println("我是对象锁");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
｝
/**
* 方法锁（即对象锁中的形式1）
*/
public synchronized void Method1(){
System.out.println("我是对象锁也是方法锁");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 类锁
*/
public class Test{
// 类锁：形式1 ：锁静态方法
public static synchronized void Method1(){
System.out.println("我是类锁一号");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
// 类锁：形式2 ：锁静态代码块
public void Method2(){
synchronized (Test.class){
System.out.println("我是类锁二号");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
｝
5.4 特别注意
Synchronized修饰方法时存在缺陷：若修饰1个大的方法，将会大大影响效率
-
示例
若使用Synchronized关键字修饰 线程类的run()，由于run()在线程的整个生命期内一直在运行，因此将导致它对本类任何Synchronized方法的调用都永远不会成功 -
解决方案
使用Synchronized关键字声明代码块
该解决方案灵活性高：可针对任意代码块 & 任意指定上锁的对象
代码如下
synchronized(syncObject) {
// 访问或修改被锁保护的共享状态
// 上述方法 必须 获得对象 syncObject（类实例或类）的锁
}
6. 特点
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注：原子性、可见性、有序性的定义
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7. 其他控制并发 / 线程同步方式
7.1 Lock、ReentrantLock
- 简介
示意图
- 区别
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7.2 CAS
7.2.1 定义
Compare And Swap，即 比较 并 交换，是一种解决并发操作的乐观锁
synchronized锁住的代码块：同一时刻只能由一个线程访问，属于悲观锁
7.2.2 原理
// CAS的操作参数
内存位置（A）
预期原值（B）
预期新值（C）
// 使用CAS解决并发的原理：
// 1. 首先比较A、B，若相等，则更新A中的值为C、返回True；若不相等，则返回false；
// 2. 通过死循环，以不断尝试尝试更新的方式实现并发
// 伪代码如下
public boolean compareAndSwap(long memoryA, int oldB, int newC){
if(memoryA.get() == oldB){
memoryA.set(newC);
return true;
}
return false;
}
7.2.3 优点
资源耗费少：相对于synchronized，省去了挂起线程、恢复线程的开销
但，若迟迟得不到更新，死循环对
CPU资源也是一种浪费
7.2.4 具体实现方式
- 使用CAS有个“先检查后执行”的操作
- 而这种操作在Java中是典型的不安全的操作，所以
CAS在实际中是由C++通过调用CPU指令实现的 - 具体过程
// 1. CAS在Java中的体现为Unsafe类
// 2. Unsafe类会通过C++直接获取到属性的内存地址
// 3. 接下来CAS由C++的Atomic::cmpxchg系列方法实现
7.2.5 典型应用：AtomicInteger
对 i++ 与 i--，通过compareAndSet & 一个死循环实现
而
compareAndSet函数内部 = 通过jni操作CAS指令。直到CAS操作成功跳出循环
private volatile int value;
/**
* Gets the current value.
*
* @return the current value
*/
public final int get() {
return value;
}
/**
* Atomically increments by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndIncrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
/**
* Atomically decrements by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndDecrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current - 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
8. 总结
-
本文主要对
Java中常被忽略 但 非常重要的关键字Synchronized进行讲解 -
下面我将继续对
Android & Java中的知识进行深入讲解 ，有兴趣可以继续关注Carson_Ho的安卓开发笔记
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