java中synchronized關鍵字的3種寫法實例
預備知識
首先，我們得知道在java中存在三種變量：
- 實例變量 ==》 存在于堆中
- 靜態(tài)變量 ==》 存在于方法區(qū)中
- 局部變量 ==》 存在于棧中
然后，我們得明白，合適會發(fā)生高并發(fā)不安全
- 條件1：多線程并發(fā)。
- 條件2：有共享數(shù)據(jù)。
- 條件3：共享數(shù)據(jù)有修改的行為。
具體不安全案例請參考 如下這篇文章：java線程安全問題詳解
在上面這篇文章銀行取錢案例中，我們解決線程安全問題的方法是加了一個 synchronized 關鍵字。下面我們就詳細介紹一下?synchronized 的三種寫法，分別解決什么問題?。。?/p>
寫法一：修飾代碼塊
package ThreadSafa;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
TestAccount ta1 = new TestAccount();
ta1.setNum(10);
//共用一個賬戶對象
TestThread t1 = new TestThread(ta1);
TestThread t2 = new TestThread(ta1);
t1.start();
t2.start();
}
}
class TestThread extends Thread {
private TestAccount mAccount;
public TestThread(TestAccount mAccount) {
this.mAccount = mAccount;
}
@Override
public void run() {
mAccount.updateNum(1);
}
}
class TestAccount {
private double num;
public double getNum() {
return num;
}
public void setNum(double num) {
this.num = num;
}
public void updateNum(int n) {
synchronized (this) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
setNum(getNum() - n);
}
System.out.println(getNum());
}
}
運行結果
?寫法二：修飾方法
package ThreadSafa;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
TestAccount ta1 = new TestAccount();
ta1.setNum(10);
TestThread t1 = new TestThread(ta1);
TestThread t2 = new TestThread(ta1);
t1.start();
t2.start();
}
}
class TestThread extends Thread {
private TestAccount mAccount;
public TestThread(TestAccount mAccount) {
this.mAccount = mAccount;
}
@Override
public void run() {
mAccount.updateNum(1);
}
}
class TestAccount {
private double num;
public double getNum() {
return num;
}
public void setNum(double num) {
this.num = num;
}
public synchronized void updateNum(int n) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
setNum(getNum() - n);
System.out.println(getNum());
}
}
運行結果
總結
可以看到 ，前面這兩種寫法其實是等價的，什么意思呢？就是當你用?synchronized 修飾共享對象 this 的時候 你就可以吧?synchronized 提到方法前面，但是我們一般不會這么干，因為擴大?synchronized 修飾的代碼范圍會使代碼運行效率降低。
同時，前面兩種方法都是為了解決 實例變量 線程安全問題而誕生的，對于靜態(tài)變量我們怎么處理呢？請看寫法三：
寫法三：修飾靜態(tài)方法
package ThreadSafa;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
TestAccount ta1 = new TestAccount();
TestAccount ta2 = new TestAccount();
TestThread t1 = new TestThread(ta1);
TestThread t2 = new TestThread(ta2);
t1.start();
t2.start();
}
}
class TestThread extends Thread {
private TestAccount mAccount;
public TestThread(TestAccount mAccount) {
this.mAccount = mAccount;
}
@Override
public void run() {
mAccount.updateCount(1);
}
}
class TestAccount {
private double num;
public static double count = 10;
public double getNum() {
return num;
}
public void setNum(double num) {
this.num = num;
}
public synchronized void updateNum(int n) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
setNum(getNum() - n);
System.out.println(getNum());
}
public synchronized static void updateCount(int n) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
count -= n;
System.out.println(count);
}
}
運行結果展示
可以看到，在靜態(tài)方法上加 synchronized?之后，他鎖的是這個類，盡管兩個賬戶對象不一樣，但是，加了?synchronized 會保證他們排隊執(zhí)行，也就是保證了線程安全。
synchronized原理
Synchronized是通過對象內部的一個叫做監(jiān)視器鎖（monitor）來實現(xiàn)的。但是監(jiān)視器鎖本質又是依賴于底層的操作系統(tǒng)的互斥鎖（Mutex Lock）來實現(xiàn)的。而操作系統(tǒng)實現(xiàn)線程之間的切換這就需要從用戶態(tài)轉換到核心態(tài)，這個成本非常高，狀態(tài)之間的轉換需要相對比較長的時間，這就是為什么Synchronized效率低的原因。這種依賴于操作系統(tǒng)互斥鎖（Mutex Lock）所實現(xiàn)的鎖我們稱之為“重量級鎖”。
1. monitor鎖定過程
當monitor被占用時就會處于鎖定狀態(tài)，線程執(zhí)行monitorenter指令時嘗試獲取monitor的所有權，過程如下：
a、如果monitor的進入數(shù)為0，則該線程進入monitor，然后將進入數(shù)設置為1，該線程即為monitor的所有者。
b、如果線程已經(jīng)占有該monitor，只是重新進入，則進入monitor的進入數(shù)加1.
c、如果其他線程已經(jīng)占用了monitor，則該線程進入阻塞狀態(tài)，直到monitor的進入數(shù)為0，再重新嘗試獲取monitor的所有權。
2. synchronized鎖
Java SE1.6對Synchronized進行了各種優(yōu)化之后，它并不那么重了。在不同的場景中引入不同的鎖優(yōu)化。
1.偏向鎖：適用于鎖沒有競爭的情況，假設共享變量只有一個線程訪問。如果有其他線程競爭鎖，鎖則會膨脹成為輕量級鎖。
2.輕量級鎖：適用于鎖有多個線程競爭，但是在一個同步方法塊周期中鎖不存在競爭，如果在同步周期內有其他線程競爭鎖，鎖會膨脹為重量級鎖。
3.重量級鎖：競爭激烈的情況下使用重量級鎖。
偏向鎖和輕量級鎖之所以會在性能上比重量級鎖是因為好，本質上是因為偏向鎖和輕量級鎖僅僅使用了CAS。
3. synchronized鎖優(yōu)化
盡量采用輕量級鎖和偏向鎖等對Synchronized的優(yōu)化，但是這兩種鎖也不是完全沒缺點的，比如競爭比較激烈的時候，不但無法提升效率，反而會降低效率，因為多了一個鎖升級的過程，這個時候就需要通過-XX:-UseBiasedLocking來禁用偏向鎖。
總結
局部變量 =》 存在于棧中 =》 線程之間不能共享 =》 所以數(shù)據(jù)永遠是安全的
實例變量 =》 存在于堆中 =》 線程之間能共享 =》 采用寫法一和寫法二保證線程安全
靜態(tài)變量 =》 存在于方法區(qū) =》 線程之間能共享 =》 采用方寫法三保證線程安全
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