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淺析java并發(fā)中的Synchronized關鍵詞

如果在多線程的環(huán)境中,我們經(jīng)常會遇到資源競爭的情況,比如多個線程要去同時修改同一個共享變量,這時候,就需要對資源的訪問方法進行一定的處理,保證同一時間只有一個線程訪問。

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java提供了synchronized關鍵字,方便我們實現(xiàn)上述操作。

為什么要同步

我們舉個例子,我們創(chuàng)建一個類,提供了一個setSum的方法:

public class SynchronizedMethods {

  private int sum = 0;

  public void calculate() {
    setSum(getSum() + 1);
  }
}

如果我們在多線程的環(huán)境中調用這個calculate方法:

@Test
  public void givenMultiThread_whenNonSyncMethod() throws InterruptedException {
    ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
    SynchronizedMethods summation = new SynchronizedMethods();

    IntStream.range(0, 1000)
        .forEach(count -> service.submit(summation::calculate));
    service.shutdown();
    service.awaitTermination(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);

    assertEquals(1000, summation.getSum());
  }

按照上面的方法,我們預計要返回1000, 但是實際上基本不可能得到1000這個值,因為在多線程環(huán)境中,對同一個資源進行同時操作帶來的不利影響。

那我們怎么才能夠建線程安全的環(huán)境呢?

Synchronized關鍵詞

java提供了多種線程安全的方法,本文主要講解Synchronized關鍵詞,Synchronized關鍵詞可以有很多種形式:

  1. Instance methods
  2. Static methods
  3. Code blocks

當我們使用synchronized時,java會在相應的對象上加鎖,從而在同一個對象等待鎖的方法都必須順序執(zhí)行,從而保證了線程的安全。

Synchronized Instance Methods

Synchronized關鍵詞可以放在實例方法的前面:

public synchronized void synchronisedCalculate() {
    setSum(getSum() + 1);
  }

看下調用結果:

@Test
public void givenMultiThread_whenMethodSync() {
  ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
  SynchronizedMethods method = new SynchronizedMethods();

  IntStream.range(0, 1000)
   .forEach(count -> service.submit(method::synchronisedCalculate));
  service.awaitTermination(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);

  assertEquals(1000, method.getSum());
}

這里synchronized將會鎖住該方法的實例對象,多個線程中只有獲得該實例對象鎖的線程才能夠執(zhí)行。

Synchronized Static Methods

Synchronized關鍵詞也可以用在static方法前面:

public static synchronized void syncStaticCalculate() {
    staticSum = staticSum + 1;
  }

Synchronized放在static方法前面和實例方法前面鎖住的對象不同。放在static方法前面鎖住的對象是這個Class本身,因為一個Class在JVM中只會存在一個,所以不管有多少該Class的實例,在同一時刻只會有一個線程可以執(zhí)行該放方法。

@Test
  public void givenMultiThread_whenStaticSyncMethod() throws InterruptedException {
    ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

    IntStream.range(0, 1000)
        .forEach(count ->
            service.submit(SynchronizedMethods::syncStaticCalculate));
    service.shutdown();
    service.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);

    assertEquals(1000, SynchronizedMethods.staticSum);
  }

Synchronized Blocks

有時候,我們可能不需要Synchronize整個方法,而是同步其中的一部分,這時候,我們可以使用Synchronized Blocks:

public void performSynchronizedTask() {
    synchronized (this) {
      setSum(getSum() + 1);
    }
  }

我們看下怎么測試:

@Test
  public void givenMultiThread_whenBlockSync() throws InterruptedException {
    ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
    SynchronizedMethods synchronizedBlocks = new SynchronizedMethods();

    IntStream.range(0, 1000)
        .forEach(count ->
            service.submit(synchronizedBlocks::performSynchronizedTask));
    service.shutdown();
    service.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);

    assertEquals(1000, synchronizedBlocks.getSum());
  }

上面我們同步的是實例,如果在靜態(tài)方法中,我們也可以同步class:

public static void performStaticSyncTask(){
    synchronized (SynchronizedMethods.class) {
      staticSum = staticSum + 1;
    }
  }

我們看下怎么測試:

@Test
  public void givenMultiThread_whenStaticSyncBlock() throws InterruptedException {
    ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

    IntStream.range(0, 1000)
        .forEach(count ->
            service.submit(SynchronizedMethods::performStaticSyncTask));
    service.shutdown();
    service.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);

    assertEquals(1000, SynchronizedMethods.staticSum);
  }

本文的例子可以參考 https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/Synchronized

ps: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;
總的來說,這種情況,鎖就是這個方法所在的對象

2)是某個類的范圍,synchronized static aStaticMethod{} 防止多個線程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。此時鎖就是這個class

總結

到此這篇關于java并發(fā)中的Synchronized關鍵詞的文章就介紹到這了,更多相關java Synchronized關鍵詞內容請搜索創(chuàng)新互聯(lián)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持創(chuàng)新互聯(lián)!


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