Java多线程入门：Synchronized同步类方法

要想解决“脏数据”的问题，最简单的方法就是使用synchronized关键字来使run方法同步，代码如下：

　　1.public synchronized void run()

　　2.{

　　3.

　　4.}

　　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

　　5.class Test

　　6.{

　　7. public synchronized void method()

　　8. {

　　9.

　　10. }

　　11.}

　　12.

　　13.public class Sync implements Runnable

　　14.{

　　15. private Test test;

　　16. public void run()

　　17. {

　　18. test.method();

　　19. }

　　20. public Sync(Test test)

　　21. {

　　22. this.test = test;

　　23. }

　　24. public static void main(String[] args) throws Exception

　　25. {

　　26. Test test1 = new Test();

　　27. Test test2 = new Test();

　　28. Sync sync1 = new Sync(test1);

　　29. Sync sync2 = new Sync(test2);

　　30. new Thread(sync1).start();

　　31. new Thread(sync2).start();

　　32. }

　　33. }

　　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：

　　34.class Test

　　35.{

　　36. public static synchronized void method() { }

　　37.}

　　建立Test类的对象实例如下：

　　38.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。

　　39.package test;

　　40.

　　41.// 线程安全的Singleton模式

　　42.class Singleton

　　43.{

　　44. private static Singleton sample;

　　45.

　　46. private Singleton()

　　47. {

　　48. }

　　49. public static Singleton getInstance()

　　50. {

　　51. if (sample == null)

　　52. {

　　53. Thread.yield(); // 为了放大Singleton模式的线程不安全性

　　54. sample = new Singleton();

　　55. }

　　56. return sample;

　　57. }

　　58.}

　　59.public class MyThread extends Thread

　　60.{

　　61. public void run()

　　62. {

　　63. Singleton singleton = Singleton.getInstance();

　　64. System.out.println(singleton.hashCode());

　　65. }

　　66. public static void main(String[] args)

　　67. {

　　68. Thread threads[] = new Thread[5];

　　69. for (int i = 0; i < threads.length; i++)

　　70. threads[i] = new MyThread();

　　71. for (int i = 0; i < threads.length; i++)

　　72. threads[i].start();

　　73. }

　　74.}

　　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：

　　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：

　　75.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：

　　76.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

　　77.class Parent

　　78.{

　　79. public synchronized void method() { }

　　80.}

　　81.class Child extends Parent

　　82.{

　　83. public synchronized void method() { }

　　84.}

　　在子类方法中调用父类的同步方法

　　85.class Parent

　　86.{

　　87. public synchronized void method() { }

　　88.}

　　89.class Child extends Parent

　　90.{

　　91. public void method() { super.method(); }

　　92.}

　　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：

　　93.public synchronized void method();

　　94.synchronized public void method();

　　95.public static synchronized void method();

　　96.public synchronized static void method();

　　97.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：

　　98.public void synchronized method();

　　99.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。

　　100.public synchronized int n = 0;

　　101.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：

　　102.package test;

　　103.

　　104.public class MyThread1 extends Thread

　　105.{

　　106. public String methodName;

　　107.

　　108. public static void method(String s)

　　109. {

　　110. System.out.println(s);

　　111. while (true)

　　112. ;

　　113. }

　　114. public synchronized void method1()

　　115. {

　　116. method("非静态的method1方法");

　　117. }

　　118. public synchronized void method2()

　　119. {

　　120. method("非静态的method2方法");

　　121. }

　　122. public static synchronized void method3()

　　123. {

　　124. method("静态的method3方法");

　　125. }

　　126. public static synchronized void method4()

　　127. {

　　128. method("静态的method4方法");

　　129. }

　　130. public void run()

　　131. {

　　132. try

　　133. {

　　134. getClass().getMethod(methodName).invoke(this);

　　135. }

　　136. catch (Exception e)

　　137. {

　　138. }

　　139. }

　　140. public static void main(String[] args) throws Exception

　　141. {

　　142. MyThread1 myThread1 = new MyThread1();

　　143. for (int i = 1; i <= 4; i++)

　　144. {

　　145. myThread1.methodName = "method" + String.valueOf(i);

　　146. new Thread(myThread1).start();

　　147. sleep(100);

　　148. }

　　149. }

　　150.}

　　运行结果如下：

　　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。