Java：手把手教你全面学习神秘的Synchronized关键字

• 在Java中，有一个常被忽略 但 非常重要的关键字Synchronized
• 今天，我将详细讲解 Java关键字Synchronized的所有知识，希望你们会喜欢

示意图

Java中的1个关键字

保证同一时刻最多只有1个线程执行 被Synchronized修饰的方法 / 代码

其他线程 必须等待当前线程执行完该方法 / 代码块后才能执行该方法 / 代码块

保证线程安全，解决多线程中的并发同步问题（实现的是阻塞型并发），具体场景如下：

1. 修饰 实例方法 / 代码块时，（同步）保护的是同一个对象方法的调用 & 当前实例对象
2. 修饰 静态方法 / 代码块时，（同步）保护的是 静态方法的调用 & class 类对象

1. 依赖 JVM 实现同步
2. 底层通过一个监视器对象（monitor）完成， wait（）、notify（） 等方法也依赖于 monitor 对象

监视器锁（monitor）的本质 依赖于 底层操作系统的互斥锁（Mutex Lock）实现

Synchronized 用于 修饰 代码块、类的实例方法 & 静态方法

5.1 使用规则

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5.2 锁的类型 & 等级

• 由于Synchronized 会修饰 代码块、类的实例方法 & 静态方法，故分为不同锁的类型
• 具体如下

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• 之间的区别

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5.3 使用方式

/**
* 对象锁
*/
public class Test{
// 对象锁：形式1(方法锁)
public synchronized void Method1(){
System.out.println("我是对象锁也是方法锁");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
// 对象锁：形式2（代码块形式）
public void Method2(){
synchronized (this){
System.out.println("我是对象锁");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
｝
/**
* 方法锁（即对象锁中的形式1）
*/
public synchronized void Method1(){
System.out.println("我是对象锁也是方法锁");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 类锁
*/
public class Test{
　　 // 类锁：形式1 ：锁静态方法
public static synchronized void Method1(){
System.out.println("我是类锁一号");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
// 类锁：形式2 ：锁静态代码块
public void Method2(){
synchronized (Test.class){
System.out.println("我是类锁二号");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
｝


5.4 特别注意

Synchronized修饰方法时存在缺陷：若修饰1个大的方法，将会大大影响效率

• 示例
  若使用Synchronized关键字修饰 线程类的run()，由于run()在线程的整个生命期内一直在运行，因此将导致它对本类任何Synchronized方法的调用都永远不会成功

• 解决方案
  使用 Synchronized关键字声明代码块

该解决方案灵活性高：可针对任意代码块 & 任意指定上锁的对象

代码如下
synchronized(syncObject) {
// 访问或修改被锁保护的共享状态
// 上述方法 必须 获得对象 syncObject（类实例或类）的锁
}
6. 特点

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注：原子性、可见性、有序性的定义

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7.1 Lock、ReentrantLock

• 简介

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• 区别

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7.2 CAS

7.2.1 定义

Compare And Swap，即 比较 并 交换，是一种解决并发操作的乐观锁

synchronized锁住的代码块：同一时刻只能由一个线程访问，属于悲观锁

7.2.2 原理

// CAS的操作参数
内存位置（A）
预期原值（B）
预期新值（C）
// 使用CAS解决并发的原理：
// 1. 首先比较A、B，若相等，则更新A中的值为C、返回True；若不相等，则返回false；
// 2. 通过死循环，以不断尝试尝试更新的方式实现并发
// 伪代码如下
public boolean compareAndSwap(long memoryA, int oldB, int newC){
if(memoryA.get() == oldB){
memoryA.set(newC);
return true;
}
return false;
}


7.2.3 优点

资源耗费少：相对于synchronized，省去了挂起线程、恢复线程的开销

但，若迟迟得不到更新，死循环对CPU资源也是一种浪费

7.2.4 具体实现方式

• 使用CAS有个“先检查后执行”的操作
• 而这种操作在Java中是典型的不安全的操作，所以 CAS在实际中是由C++通过调用CPU指令实现的
• 具体过程

// 1. CAS在Java中的体现为Unsafe类
// 2. Unsafe类会通过C++直接获取到属性的内存地址
// 3. 接下来CAS由C++的Atomic::cmpxchg系列方法实现


7.2.5 典型应用：AtomicInteger

对 i++ 与 i&＃8211;，通过compareAndSet & 一个死循环实现

而compareAndSet函数内部 = 通过jni操作CAS指令。直到CAS操作成功跳出循环

private volatile int value;
/**
* Gets the current value.
*
* @return the current value
*/
public final int get() {
return value;
}
/**
* Atomically increments by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndIncrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
/**
* Atomically decrements by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndDecrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current - 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
8. 总结

• 本文主要对Java中常被忽略 但 非常重要的关键字Synchronized进行讲解

• 下面我将继续对 Android & Java中的知识进行深入讲解 ，感兴趣的同学可以继续关注本人运营的Wechat Public Account：

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