作者丨源码笔记
来源丨源码笔记
本文主要通过简单的demo来阐述synchronized锁的各种用法以及使用synchronized锁的相关注意事项，记录下来同时也方便自己记忆。
synchronized锁是jvm内置的锁，不同于ReentrantLock锁。synchronized关键字可以修饰方法，也可以修饰代码块。synchronized关键字修饰方法时可以修饰静态方法，也可以修饰非静态方法；同样，synchronized关键字修饰代码块时可以修饰对象，也可以修饰类。当然，synchronized修饰静态方法/类和非静态方法/对象时的作用范围是不同的。下面通过各种demo来详解synchronized的各种用法及注意事项。
这里所说的synchronized类锁的作用范围是类级别的，不会因为同一个类的不同对象执行而失效。
public class SynchronizeAndClassLock {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
// new了一个ClassLock对象
new ClassLock().test1();
}).start();
new Thread(() -> {
// new了另一个ClassLock对象
new ClassLock().test2();
}).start();
}
}
class ClassLock {
public synchronized static void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
// 【注意】public static void test2(){ 不会互斥，因为此时test2没有使用类锁。
public synchronized static void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
运行结果：
【结论】两个线程分别同时执行同一个类产生的不同对象的两个不同 synchronized static方法，类锁生效，虽然是不同对象，因为两个线程使用的是同一个类锁。反过来，假如test2方法没有synchronized修饰的话，只有test1方法有被synchronized修饰，此时两个方法也不会互斥，一个有锁，一个没有锁，自然不会互斥。
public class SynchronizeAndClassLock2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
// new了一个ClassLock2对象
new ClassLock2().test1();
// ClassLock2.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
// new了另一个ClassLock2对象
new ClassLock2().test2();
// ClassLock2.test2();
}).start();
}
}
class ClassLock2 {
public synchronized static void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
public static void test2(){
// 【注意】synchronized (SynchronizeAndClassLock2.class)不会互斥
synchronized (ClassLock2.class) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
运行结果：
【结论】两个线程同时分别执行一个被synchronized修饰static方法，一个有synchnized(该类)代码块的static方法，锁生效，虽然是不同对象，因为两个线程使用的同一个类锁。反过来，如果是修饰的不同类，因为类锁不同，肯定不会互斥，比如将test2方法的synchronized (ClassLock2.class)这句代码改成synchronized (SynchronizeAndClassLock2.class),此时不会互斥。
public class SynchronizeAndClassLock10 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
new RunObject1().test1();
}).start();
new Thread(() -> {
new RunObject2().test2();
}).start();
}
}
class RunObject1 {
public static void test1(){
// 【1】synchronized (StaticLock2.staticLock1) {
synchronized (StaticLock2.staticLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
class RunObject2 {
public static void test2() {
// 【2】synchronized (StaticLock2.staticLock2) {
synchronized (StaticLock2.staticLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
class StaticLock2 {
public static Object staticLock = new Object();
}
运行结果：
【结论】synchronized分别修饰同一个类的静态对象时互斥,反过来，如果是修饰不同的静态对象，肯定不会互斥，比如将上面代码中标【1】和【2】的synchronized代码结合使用。
这里说的synchronized对象锁的作用范围是对象级别的即仅仅作用于同一个对象，如果是同一个类的两个不同的对象是不会互斥的，即没有效果的。
public class SynchronizeAndObjectLock2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 【注意】当且仅当是同一个SynchronizeAndObjectLock2对象
SynchronizeAndObjectLock2 synchronizeAndObjectLock2 = new SynchronizeAndObjectLock2();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock2.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock2.test2();
}).start();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
运行结果：
【结论】两个线程同时执行被synchronized修饰的相同对象的不同（相同）方法，锁生效，因为两个线程使用的是相同的对象锁
public class SynchronizeAndObjectLock3 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 【注意】当且仅当是同一个SynchronizeAndObjectLock3对象
SynchronizeAndObjectLock3 synchronizeAndObjectLock3 = new SynchronizeAndObjectLock3();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock3.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock3.test2();
}).start();
}
public void test1(){
synchronized(this) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
运行结果：
【结论】snchronized修饰非静态方法与synchronized(this)互斥，可见，snchronized修饰非静态方法实质锁的是当前对象。
public class SynchronizeAndObjectLock {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
// 这里new 了一个SynchronizeAndObjectLock对象
new SynchronizeAndObjectLock().test1();
}).start();
new Thread(() -> {
// 这里new 了另一个SynchronizeAndObjectLock对象
new SynchronizeAndObjectLock().test2();
}).start();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
运行结果：
【结论】两个线程同时执行被synchronized修饰的不同对象的不同（相同）方法，锁未生效，因为两个线程使用的是不同的对象锁。
public class SynchronizeAndObjectLock5 {
private Object objectLock = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception {
SynchronizeAndObjectLock5 synchronizeAndObjectLock5 = new SynchronizeAndObjectLock5();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock5.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock5.test2();
}).start();
}
public void test1(){
synchronized(objectLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
public void test2(){
synchronized(objectLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
运行结果：
【结论】synchronized代码块修饰同一个对象时互斥，若synchronized代码块修饰的是不同对象，那么不会互斥。
public class ClassAndObjectLock {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
ClassAndObjectLock.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
new ClassAndObjectLock().test2();
}).start();
}
public static void test1(){
synchronized (ClassAndObjectLock.class) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
public void test2(){
synchronized (this) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
运行结果：
【结论】可见，类锁和对象锁是相互独立的，互不相斥。
为了模拟synchronized锁不可中断，下面先让两个线程进入死锁，然后再用main线程去中断其中一个线程，看被中断的线程能否释放锁并被唤醒。
public class DeadLockCannotInterruptDemo {
private static Object lock1 = new Object();
private static Object lock2 = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock1");
try {
Thread.sleep(10);
synchronized (lock2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock2");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock2");
try {
Thread.sleep(10);
synchronized (lock1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock1");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
threadA.start();
threadB.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println("main thread begin to interrupt " + threadA.getName() + " and " + threadA.getName() + " will release lock1...");
threadA.interrupt();
}
}
运行结果：
【结论】如上图，main线程中断Thread-0后，Thread-0并不会释放锁并醒过来。同样的，ReentrantLock的tryLock或lockInterruptibly是可以被中断的。
public class SynchronizeAndReentrant {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SynchronizeAndReentrant synchronizeAndReentrant = new SynchronizeAndReentrant();
synchronizeAndReentrant.test1();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(" test1 method is called...");
test2();
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(" test2 method is called...");
}
}
运行结果：
public class SynchronizeAndReentrant2 {
int i = 1;
public static void main(String[] args) throws Exception {
SynchronizeAndReentrant2 synchronizeAndReentrant = new SynchronizeAndReentrant2();
synchronizeAndReentrant.test1();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(" test1 method is called " + i++ + "st time..." );
while(i < 5) {
test1();
}
}
}
运行结果：
synchronized锁不带超时功能,而ReentrantLock的tryLock是具备带超时功能的，在指定时间没获取到锁，该线程会苏醒，有助于预防死锁的产生。
public class NotifyNeedSynchronized {
public static Object lock = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception{
// 抛出IllegalMonitorStateException
//lock.notify();
lock.wait();
}
}
运行结果：
【结论】使用Object的notify和wait等方法时，必须要使用synchronized锁，否则会抛出IllegalMonitorStateException。
使用synchronized锁时，为了尽可能提高性能，我们应该尽量缩小锁的范围。能不锁方法就不锁方法，推荐尽量使用synchronized代码块来降低锁的范围。以下面的一段netty源码为例：
// ServerBootstrap.java
public <T> ServerBootstrap childOption(ChannelOption<T> childOption, T value) {
if (childOption == null) {
throw new NullPointerException("childOption");
}
if (value == null) {
synchronized (childOptions) {
childOptions.remove(childOption);
}
} else {
synchronized (childOptions) {
childOptions.put(childOption, value);
}
}
return this;
}
可见，找到并发访问代码的临界区，并不用synchronized锁全部代码，尽量避免使用synchronized来修饰方法。
本文对synchronized的各种用法及注意事项通过demo简单梳理了下，后面有时间会探讨下synchronized的原理。
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