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java多线程编程之使用Synchronized关键字同步类方法

2019年07月22日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

复制代码 代码如下:

public synchronized void run()
{    
}

从上面的代码可以看出，只要在void和public之间加上synchronized关键字，就可以使run方法同步，也就是说，对于同一个java类的对象实例，run方法同时只能被一个线程调用，并当前的run执行完后，才能被其他的线程调用。即使当前线程执行到了run方法中的yield方法，也只是暂停了一下。由于其他线程无法执行run方法，因此，最终还是会由当前的线程来继续执行。先看看下面的代码：
sychronized关键字只和一个对象实例绑定
复制代码 代码如下:

class test
  {
        public synchronized void method()
       {

       }
  }

  public class sync implements runnable
  {
       private test test;
       public void run()
       {
            test.method();
       }
       public sync(test test)
       {
           this.test = test;
       }
       public static void main(string[] args) throws exception
       {
           test test1 =  new test();
           test test2 =  new test();
           sync sync1 = new sync(test1);
           sync sync2 = new sync(test2);
           new thread(sync1).start();
           new thread(sync2).start();
       }
   }
 

在test类中的method方法是同步的。但上面的代码建立了两个test类的实例，因此，test1和test2的method方法是分别执行的。要想让method同步，必须在建立sync类的实例时向它的构造方法中传入同一个test类的实例，如下面的代码所示：
sync sync1 = new sync(test1);
不仅可以使用synchronized来同步非静态方法，也可以使用synchronized来同步静态方法。如可以按如下方式来定义method方法：
复制代码 代码如下:

class test
{
    public static synchronized void method() {   }
}

建立test类的对象实例如下：
test test = new test();
对于静态方法来说，只要加上了synchronized关键字，这个方法就是同步的，无论是使用test.method()，还是使用test.method()来调用method方法，method都是同步的，并不存在非静态方法的多个实例的问题。
在23种设计模式中的单件（singleton）模式如果按传统的方法设计，也是线程不安全的，下面的代码是一个线程不安全的单件模式。

复制代码 代码如下:

package test;

// 线程安全的singleton模式
class singleton
{
    private static singleton sample;

    private singleton()
    {
    }
    public static singleton getinstance()
    {
        if (sample == null)
        {
            thread.yield(); // 为了放大singleton模式的线程不安全性
            sample = new singleton();
        }
        return sample;
    }
}
public class mythread extends thread
{
    public void run()
    {
        singleton singleton = singleton.getinstance();
        system.out.println(singleton.hashcode());
    }
    public static void main(string[] args)
    {
        thread threads[] = new thread[5];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++)
            threads[i] = new mythread();
        for (int i = 0; i < threads.length; i++)
            threads[i].start();
    }
}


在上面的代码调用yield方法是为了使单件模式的线程不安全性表现出来，如果将这行去掉，上面的实现仍然是线程不安全的，只是出现的可能性小得多。
程序的运行结果如下：
复制代码 代码如下:

25358555
26399554
7051261
29855319
5383406

上面的运行结果可能在不同的运行环境上有所有同，但一般这五行输出不会完全相同。从这个输出结果可以看出，通过getinstance方法得到的对象实例是五个，而不是我们期望的一个。这是因为当一个线程执行了thread.yield()后，就将cpu资源交给了另外一个线程。由于在线程之间切换时并未执行到创建singleton对象实例的语句，因此，这几个线程都通过了if判断，所以，就会产生了建立五个对象实例的情况（可能创建的是四个或三个对象实例，这取决于有多少个线程在创建singleton对象之前通过了if判断，每次运行时可能结果会不一样）。
要想使上面的单件模式变成线程安全的，只要为getinstance加上synchronized关键字即可。代码如下：
public static synchronized singleton getinstance() {   }
当然，还有更简单的方法，就是在定义singleton变量时就建立singleton对象，代码如下：
private static final singleton sample = new singleton();
然后在getinstance方法中直接将sample返回即可。这种方式虽然简单，但不知在getinstance方法中创建singleton对象灵活。读者可以根据具体的需求选择使用不同的方法来实现单件模式。

在使用synchronized关键字时有以下四点需要注意：

1.  synchronized关键字不能继承。
虽然可以使用synchronized来定义方法，但synchronized并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。这两种方式的例子代码如下：
在子类方法中加上synchronized关键字

复制代码 代码如下:

class parent
{
    public synchronized void method() {   }
}
class child extends parent
{
    public synchronized void method() {   }
}

在子类方法中调用父类的同步方法

复制代码 代码如下:

class parent
{
    public synchronized void method() {   }
}
class child extends parent
{
    public void method() { super.method();   }
}

2.  在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
3.  构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用下节要讨论的synchronized块来进行同步。
4.  synchronized可以自由放置。
在前面的例子中使用都是将synchronized关键字放在方法的返回类型前面。但这并不是synchronized可放置唯一位置。在非静态方法中，synchronized还可以放在方法定义的最前面，在静态方法中，synchronized可以放在static的前面，代码如下：

复制代码 代码如下:

public synchronized void method();
synchronized public void method();
public static synchronized void method();
public synchronized static void method();
synchronized public static void method();

但要注意，synchronized不能放在方法返回类型的后面，如下面的代码是错误的：

复制代码 代码如下:

public void synchronized method();
public static void synchronized method();

synchronized关键字只能用来同步方法，不能用来同步类变量，如下面的代码也是错误的。

复制代码 代码如下:

public synchronized int n = 0;
public static synchronized int n = 0;

虽然使用synchronized关键字同步方法是最安全的同步方式，但大量使用synchronized关键字会造成不必要的资源消耗以及性能损失。虽然从表面上看synchronized锁定的是一个方法，但实际上synchronized锁定的是一个类。也就是说，如果在非静态方法method1和method2定义时都使用了synchronized，在method1未执行完之前，method2是不能执行的。静态方法和非静态方法的情况类似。但静态和非静态方法不会互相影响。看看如下的代码：

复制代码 代码如下:

package test;

public class mythread1 extends thread
{
    public string methodname;

    public static void method(string s)
    {
        system.out.println(s);
        while (true)

    }
    public synchronized void method1()
    {
        method("非静态的method1方法");
    }
    public synchronized void method2()
    {
        method("非静态的method2方法");
    }
    public static synchronized void method3()
    {
        method("静态的method3方法");
    }
    public static synchronized void method4()
    {
        method("静态的method4方法");
    }
    public void run()
    {
        try
        {
            getclass().getmethod(methodname).invoke(this);
        }
        catch (exception e)
        {
        }
    }
    public static void main(string[] args) throws exception
    {
        mythread1 mythread1 = new mythread1();
        for (int i = 1; i <= 4; i++)
        {
            mythread1.methodname = "method" + string.valueof(i);
            new thread(mythread1).start();
            sleep(100);
        }
    }
}

运行结果如下：

复制代码 代码如下:

非静态的method1方法
静态的method3方法

从上面的运行结果可以看出，method2和method4在method1和method3未结束之前不能运行。因此，我们可以得出一个结论，如果在类中使用synchronized关键字来定义非静态方法，那将影响这个中的所有使用synchronized关键字定义的非静态方法。如果定义的是静态方法，那么将影响类中所有使用synchronized关键字定义的静态方法。这有点象数据表中的表锁，当修改一条记录时，系统就将整个表都锁住了，因此，大量使用这种同步方式会使程序的性能大幅度下降。

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