java同步机制及synchronized关键字的应用1

Java对多线程的支持与同步机制深受大家的喜爱，通过JMM可以了解到几个涉及多线程编程的几个关键字：

synchronized、final、volatile。

 

一、作用

1.synchronized

1.1 synchronized优点：

正确使用synchronized可以解决data race问题，同时保证了变量的可见性；

1.2 synchronized缺点：

synchronized作用范围内线程的串行化执行，在一定程度上降低了程序的并发性；对性能要求严格的情况下，尽量减小synchronized的作用范围，依赖于对synchronized的作用范围进行细致地分析。

 

2.final

 

 

3.volatile

 

 

二、使用分析

1.synchronized

1.1 静态方法

并发调用时，方法间是互斥的，因为方法获取的是类的monitor。

 

1.2 实例方法

并发调用同一实例时，方法间是互斥的，因为方法获取的是对象的monitor。

 

1.3 方法内部

多线程调用时，synchronized块是串行执行的，也就是线程是顺序执行的。

 

2.final

2.1 final类

不能被继承，方法不能被overwrite.

 

2.2 final方法

不能被overwrite。

类的private方法都是final的。

inline机制。final方法利用该机制可减少函数的调用次数，提高性能。

 

2.3 final变量

final变量通常包括：基本类型，实例引用类型。

final变量必须被初始化，可以在声明时、静态块、类构造方法内、其他方法内等处进行。

静态final变量在class装载时初始化变量。

 

2.4 final参数

基本类型final变量不能被重新赋值，final对象引用不能被重新指向新的实例，但引用的数据（变量）可以被改变。

 

 

3.volatile

3.1 基本类型变量

 

3.2 实例变量

 

 

 

 

synchronized关键字就可以轻松地解决多java多线程的一些问题。需要对synchronized关键字的作用进行深入了解才可定论。

总 的说来，synchronized关键字可以作为函数的修饰符，也可作为函数内的语句，也就是平时说的同步方法和同步语句块。如果再细的分 类，synchronized可作用于instance变量、object reference（对象引用）、static函数和class literals(类名称字面常量)身上。 在进一步阐述之前，我们需要明确几点：

A．无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，它取得的锁都是对象，而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问。

B．每个对象只有一个锁（lock）与之相关联。

C．实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。

接着来讨论synchronized用到不同地方对代码产生的影响：
假设P1、P2是同一个类的不同对象，这个类中定义了以下几种情况的同步块或同步方法，P1、P2就都可以调用它们。

1．  把synchronized当作函数修饰符时，示例代码如下：

 

Public synchronized void methodAAA() {   
  //....  
}

 

这也就是同步方法，那这时synchronized锁定的是哪个对象呢？它锁定的是调用这个同步方法对象。也就是说，当一个对象P1在不同的线程中 执行这个同步方法时，它们之间会形成互斥，达到同步的效果。但是这个对象所属的Class所产生的另一对象P2却可以任意调用这个被加了 synchronized关键字的方法。

 

上边的示例代码等同于如下代码：

 

public void methodAAA() { 
    synchronized (this) //  (1)   
    { //….. }   
}

 

(1)处的this指的是什么呢？它指的就是调用这个方法的对象，如P1。

可见同步方法实质是将synchronized作用于object reference。 那个拿到了P1对象锁的线程，才可以调用P1的同步方法，而对P2而言，P1这个锁与它毫不相干，程序也可能在这种情形下摆脱同步机制的控制，造成数据混乱。

2．同步块，示例代码如下：

 

public void method3(SomeObject so) {   
  synchronized(so) {   
       //…..   
  }   
}

 

这时，锁就是so这个对象，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。当有一个明确的对象作为锁时，就可以这样写程序，但当没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，可以创建一个特殊的instance变量（它得是一个对象）来充当锁：

 

class Foo implements Runnable {   
    private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量   
      
    Public void methodA() {   
       synchronized(lock) { //… }   
    }   
      
    //…..   
}

 

注：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。

3．将synchronized作用于static 函数，示例代码如下:

 

Class Foo {   
  public synchronized static void methodAAA()   // 同步的static 函数   
 { .... }   
  
  public void methodBBB() {  
       synchronized(Foo.class)   //  class literal(类名称字面常量)   
  }   
} 

 

代码中的methodBBB()方法是把class literal作为锁的情况，它和同步的static函数产生的效果是一样的，取得的锁很特别，是当前调用这个方法的对象所属的类（Class，而不再是由这个Class产生的某个具体对象了）。

记得在《Effective Java》一书中看到过将 Foo.class和 P1.getClass()用于作同步锁还不一样，不能用P1.getClass()来达到锁这个Class的目的。P1指的是由Foo类产生的对象。

可以推断： 如果一个类中定义了一个synchronized的static函数A，也定义了一个synchronized 的instance函数B，那么这个类的同一对象Obj在多线程中分别访问A和B两个方法时，不会构成同步，因为它们的锁都不一样。A方法的锁是Obj这 个对象，而B的锁是Obj所属的那个Class。(注：该推断错误)

小结如下：
搞清楚synchronized锁定的是哪个对象，就能帮助我们设计更安全的多线程程序。 还有一些技巧可以让我们对共享资源的同步访问更加安全：

1．定义private 的instance变量+它的 get方法，而不要定义public/protected的instance变量。如果将变量定义为public，对象在外界可以绕过同步方法的控制而直 接取得它，并改动它。这也是JavaBean的标准实现方式之一。

2．如果instance变量是一个对象，如数组或ArrayList什么的，那上述方法仍然不安全，因为当外界对象通过get方法拿到这个instance 对象的引用后，又将其指向另一个对象，那么这个private变量也就变了，岂不是很危险。 这个时候就需要将get方法也加上synchronized同步，并且，只返回这个private对象的clone()――这样，调用端得到的就是对象副本的引用了。