透徹理解Java中Synchronized(對象鎖)和Static Synchronized(類鎖)的區(qū)別
本文講述了Java中Synchronized(對象鎖)和Static Synchronized(類鎖)的區(qū)別。分享給大家供大家參考,具體如下:
Synchronized和Static Synchronized區(qū)別
通過分析這兩個用法的分析,我們可以理解java中鎖的概念。一個是實例鎖(鎖在某一個實例對象上,如果該類是單例,那么該鎖也具有全局鎖的概念),一個是全局鎖(該鎖針對的是類,無論實例多少個對象,那么線程都共享該鎖)。實例鎖對應的就是synchronized關鍵字,而類鎖(全局鎖)對應的就是static synchronized(或者是鎖在該類的class或者classloader對象上)。
下面的文章做了很好的總結:
1.synchronized與static synchronized 的區(qū)別
synchronized是對類的當前實例(當前對象)進行加鎖,防止其他線程同時訪問該類的該實例的所有synchronized塊,注意這里是“類的當前實例”, 類的兩個不同實例就沒有這種約束了。
那么static synchronized恰好就是要控制類的所有實例的并發(fā)訪問,static synchronized是限制多線程中該類的所有實例同時訪問jvm中該類所對應的代碼塊。實際上,在類中如果某方法或某代碼塊中有 synchronized,那么在生成一個該類實例后,該實例也就有一個監(jiān)視塊,防止線程并發(fā)訪問該實例的synchronized保護塊,而static synchronized則是所有該類的所有實例公用得一個監(jiān)視塊,這就是他們兩個的區(qū)別。也就是說synchronized相當于 this.synchronized,而static synchronized相當于Something.synchronized.(后面又講解)
一個日本作者-結成浩的《java多線程設計模式》有這樣的一個列子:
pulbic class Something(){ public synchronized void isSyncA(){} public synchronized void isSyncB(){} public static synchronized void cSyncA(){} public static synchronized void cSyncB(){} }
那么,假如有Something類的兩個實例x與y,那么下列各組方法被多線程同時訪問的情況是怎樣的?
a. x.isSyncA()與x.isSyncB()
b. x.isSyncA()與y.isSyncA()
c. x.cSyncA()與y.cSyncB()
d. x.isSyncA()與Something.cSyncA()
這里,很清楚的可以判斷:
a,都是對同一個實例(x)的synchronized域訪問,因此不能被同時訪問。(多線程中訪問x的不同synchronized域不能同時訪問)
如果在多個線程中訪問x.isSyncA(),因為仍然是對同一個實例,且對同一個方法加鎖,所以多個線程中也不能同時訪問。(多線程中訪問x的同一個synchronized域不能同時訪問)
b,是針對不同實例的,因此可以同時被訪問(對象鎖對于不同的對象實例沒有鎖的約束)
c,因為是static synchronized,所以不同實例之間仍然會被限制,相當于Something.isSyncA()與 Something.isSyncB()了,因此不能被同時訪問。
那么,第d呢?,書上的 答案是可以被同時訪問的,答案理由是synchronzied的是實例方法與synchronzied的類方法由于鎖定(lock)不同的原因。
個人分析也就是synchronized 與static synchronized 相當于兩幫派,各自管各自,相互之間就無約束了,可以被同時訪問。
舉個例子:
public class TestSynchronized { public synchronized void test1() { int i = 5; while( i-- > 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException ie) { } } } public static synchronized void test2() { int i = 5; while( i-- > 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException ie) { } } } public static void main(String[] args) { final TestSynchronized myt2 = new TestSynchronized(); Thread test1 = new Thread( new Runnable() { public void run() { myt2.test1(); } }, "test1" ); Thread test2 = new Thread( new Runnable() { public void run() { TestSynchronized.test2(); } }, "test2" ); test1.start(); test2.start(); // TestRunnable tr=new TestRunnable(); // Thread test3=new Thread(tr); // test3.start(); } }
test1 : 4 test2 : 4 test1 : 3 test2 : 3 test2 : 2 test1 : 2 test2 : 1 test1 : 1 test1 : 0 test2 : 0
上面代碼synchronized同時修飾靜態(tài)方法和實例方法,但是運行結果是交替進行的,這證明了類鎖和對象鎖是兩個不一樣的鎖,控制著不同的區(qū)域,它們是互不干擾的。同樣,線程獲得對象鎖的同時,也可以獲得該類鎖,即同時獲得兩個鎖,這是允許的。
結論:
A: synchronized static是某個類的范圍,synchronized static cSync{}防止多個線程中多個實例同時訪問這個 類中的synchronized static 方法。它可以對類的所有對象實例起作用。
B: synchronized 是某實例的范圍,synchronized isSync(){}防止多個線程中這一個實例同時訪問這個類的synchronized 方法。
其實總結起來很簡單。
- 一個鎖的是類對象,一個鎖的是實例對象。
- 若類對象被lock,則類對象的所有同步方法全被lock;
- 若實例對象被lock,則該實例對象的所有同步方法全被lock。
2.synchronized方法與synchronized代碼快的區(qū)別
synchronized methods(){} 與synchronized(this){}之間沒有什么區(qū)別,只是synchronized methods(){} 便于閱讀理解,而synchronized(this){}可以更精確的控制沖突限制訪問區(qū)域,有時候表現(xiàn)更高效率。
兩種方式效率比較:
1、同步塊,代碼如下:
import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class TestSynchronized { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1); final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3); final SynchonizedClass sc = new SynchonizedClass(); for(int i=0; i<3; i++){ Runnable runnable = new Runnable(){ public void run() { try{ cdOrder.await(); sc.start(); cdAnswer.countDown(); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } }; service.execute(runnable); } try{ Thread.sleep((long) (Math.random()*10000)); System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + "發(fā)布執(zhí)行命令"); cdOrder.countDown(); long beginTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + "已經(jīng)發(fā)送命令,正在等待結果"); cdAnswer.await(); System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + "已收到所有響應結果,所用時間為:" + (System.currentTimeMillis()-beginTime)); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } service.shutdown(); } } class SynchonizedClass{ public void start() throws InterruptedException{ Thread.sleep(100);//執(zhí)行其它邏輯消耗時間 synchronized(this){ System.out.println("我運行使用了 10 ms"); } } }
運行結果如下:
線程main發(fā)布執(zhí)行命令
線程main已經(jīng)發(fā)送命令,正在等待結果
我運行使用了 10 ms
我運行使用了 10 ms
我運行使用了 10 ms
線程main已收到所有響應結果,所用時間為:110
同步方法,代碼如下:
import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class TestSynchronized { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1); final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3); final SynchonizedClass sc = new SynchonizedClass(); for(int i=0; i<3; i++){ Runnable runnable = new Runnable(){ public void run() { try{ cdOrder.await(); sc.start(); cdAnswer.countDown(); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } }; service.execute(runnable); } try{ Thread.sleep((long) (Math.random()*10000)); System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + "發(fā)布執(zhí)行命令"); cdOrder.countDown(); long beginTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + "已經(jīng)發(fā)送命令,正在等待結果"); cdAnswer.await(); System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + "已收到所有響應結果,所用時間為:" + (System.currentTimeMillis()-beginTime)); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } service.shutdown(); } } class SynchonizedClass{ public synchronized void start() throws InterruptedException{ Thread.sleep(100);//執(zhí)行其它邏輯消耗時間 // synchronized(this){ System.out.println("我運行使用了 10 ms"); // } } }
運行結果如下:
線程main發(fā)布執(zhí)行命令
線程main已經(jīng)發(fā)送命令,正在等待結果
我運行使用了 10 ms
我運行使用了 10 ms
我運行使用了 10 ms
線程main已收到所有響應結果,所用時間為:332
兩者相差:222ms。
對比說明同步代碼塊比同步方法效率更高。
補充記憶:
1、synchronized關鍵字的作用域有二種:
1)是某個對象實例內,synchronized aMethod(){}可以防止多個線程同時訪問這個對象的synchronized方法(如果一個對象有多個synchronized方法,只要一個線程訪問了其中的一個synchronized方法,其它線程不能同時訪問這個對象中任何一個synchronized方法)。這時,不同的對象實例的synchronized方法是不相干擾的。也就是說,其它線程照樣可以同時訪問相同類的另一個對象實例中的synchronized方法;
2)是某個類的范圍,synchronized static aStaticMethod{}防止多個線程中不同的實例對象(或者同一個實例對象)同時訪問這個類中的synchronized static 方法。它可以對類的所有對象實例起作用。
2、除了方法前用synchronized關鍵字,synchronized關鍵字還可以用于方法中的某個區(qū)塊中,表示只對這個區(qū)塊的資源實行互斥訪問。用法是: synchronized(this){/*區(qū)塊*/}(或者synchronized(obj){/*區(qū)塊*/}),它的作用域是當前對象;
3、synchronized關鍵字是不能繼承的,也就是說,基類的方法synchronized f(){} 在繼承類中并不自動是synchronized f(){},而是變成了f(){}。繼承類需要你顯式的指定它的某個方法為synchronized方法;
對synchronized(this)的一些理解(很好的解釋了對象鎖,注意其中的this關鍵字)
一、當兩個并發(fā)線程訪問同一個對象object中的這個synchronized(this)同步代碼塊時,一個時間內只能有一個線程得到執(zhí)行。另一個線程必須等待當前線程執(zhí)行完這個代碼塊以后才能執(zhí)行該代碼塊?!?/p>
二、然而,當一個線程訪問object的一個synchronized(this)同步代碼塊時,另一個線程仍然可以訪問該object中的非synchronized(this)同步代碼塊?! ?/p>
三、尤其關鍵的是,當一個線程訪問object的一個synchronized(this)同步代碼塊時,其他線程對object中所有其它synchronized(this)同步代碼塊的訪問將被阻塞?! ?/p>
四、第三個例子同樣適用其它同步代碼塊。也就是說,當一個線程訪問object的一個synchronized(this)同步代碼塊時,它就獲得了這個object的對象鎖。結果,其它線程對該object對象所有同步代碼部分的訪問都被暫時阻塞?! ?/p>
五、以上規(guī)則對其它對象鎖同樣適用
補充一段代碼,方便對synchronized關鍵字進行測試(簡單修改即可)
public class TestSynchronized { public void test1() { synchronized(this) { int i = 5; while( i-- > 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException ie) { } } } } public synchronized void test2() { int i = 5; while( i-- > 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException ie) { } } } public synchronized void test3() { int i = 5; while( i-- > 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException ie) { } } } public static void main(String[] args) { final TestSynchronized myt2 = new TestSynchronized(); final TestSynchronized myt3 = new TestSynchronized(); Thread test1 = new Thread( new Runnable() { public void run() { myt2.test2(); } }, "test1" ); Thread test2 = new Thread( new Runnable() { public void run() { myt2.test3(); } }, "test3" ); test1.start();; test2.start(); } }
運行結果:
test1 : 4 test1 : 3 test1 : 2 test1 : 1 test1 : 0 test3 : 4 test3 : 3 test3 : 2 test3 : 1 test3 : 0
下面我們著重介紹java中的 Sychronized的用法,具體為:同步方法 與 同步塊synchronized 關鍵字,它包括兩種用法:synchronized 方法和 synchronized 塊?!?/p>
1. synchronized 方法:通過在方法聲明中加入 synchronized關鍵字來聲明 synchronized 方法。如:
public synchronized void accessVal(int newVal);
synchronized 方法控制對類成員變量的訪問:每個類實例對應一把鎖,每個 synchronized 方法都必須獲得調用該方法的類實例的鎖方能執(zhí)行,否則所屬線程阻塞,方法一旦執(zhí)行,就獨占該鎖,直到從該方法返回時才將鎖釋放,此后被阻塞的線程方能獲得該鎖,重新進入可執(zhí)行狀態(tài)。這種機制確保了同一時刻對于每一個類實例,其所有聲明為 synchronized 的成員函數(shù)中至多只有一個處于可執(zhí)行狀態(tài)(因為至多只有一個能夠獲得該類實例對應的鎖),從而有效避免了類成員變量的訪問沖突(只要所有可能訪問類成員變量的方法均被聲明為 synchronized)。
在 Java 中,不光是類實例,每一個類也對應一把鎖,這樣我們也可將類的靜態(tài)成員函數(shù)聲明為static synchronized ,以控制其對類的靜態(tài)成員變量的訪問。
synchronized 方法的缺陷:若將一個大的方法聲明為synchronized 將會大大影響效率,典型地,若將線程類的方法 run() 聲明為 synchronized ,由于在線程的整個生命期內它一直在運行,因此將導致它對本類任何 synchronized 方法的調用都永遠不會成功。當然我們可以通過將訪問類成員變量的代碼放到專門的方法中,將其聲明為 synchronized ,并在主方法中調用來解決這一問題,但是 Java 為我們提供了更好的解決辦法,那就是 synchronized 塊。
2. synchronized 塊:通過 synchronized關鍵字來聲明synchronized 塊。語法如下:
synchronized(syncObject) { //允許訪問控制的代碼 }
synchronized 塊是這樣一個代碼塊,其中的代碼必須獲得對象 syncObject (如前所述,可以是類實例或類)的鎖方能執(zhí)行,具體機制同前所述。由于可以針對任意代碼塊,且可任意指定上鎖的對象,故靈活性較高。
注意:
在使用synchronized關鍵字時候,應該盡可能避免在synchronized方法或synchronized塊中使用sleep或者yield方法,因為synchronized程序塊占有著對象鎖,你休息那么其他的線程只能一邊等著你醒來執(zhí)行完了才能執(zhí)行。不但嚴重影響效率,也不合邏輯。
同樣,在同步程序塊內調用yeild方法讓出CPU資源也沒有意義,因為你占用著鎖,其他互斥線程還是無法訪問同步程序塊。當然與同步程序塊無關的線程可以獲得更多的執(zhí)行時間。
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