JavaでのSynchronizedの使用方法

synchronized は Java のキーワードであり、同期ロックの一種です。変更するオブジェクトは次のとおりです:
1. コード ブロックを変更します。変更されたコード ブロックは、中括弧 {} で囲まれたコードであり、オブジェクトはこのコード ブロックを呼び出します。 ;
2. メソッドを変更します。変更されたメソッドは同期メソッドと呼ばれ、そのスコープはこのメソッドを呼び出すオブジェクトです。
3. 静的メソッドを変更します。静的メソッド全体とそれが作用するオブジェクトはすべてこのクラスのオブジェクトです
4. クラスを変更する場合、その作用範囲は同期後の括弧で囲まれた部分であり、作用する主なオブジェクトはすべてこのクラスのオブジェクトです。このクラス。

コード ブロックを変更する

スレッドがオブジェクト内の synchronized (this) 同期コード ブロックにアクセスすると、そのオブジェクトにアクセスしようとしている他のスレッドはブロックされます。次の例を見てみましょう:

[Demo1]: 同期された

/**
 * 同步线程
 */class SyncThread implements Runnable {   private static int count;   public SyncThread() {
      count = 0;
   }   public  void run() {      synchronized(this) {         for (int i = 0; i < 5; i++) {            try {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
               Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
      }
   }   public int getCount() {      return count;
   }
}

の使用法 SyncThread の呼び出し:

SyncThread syncThread = new SyncThread();
Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
thread1.start();
thread2.start();

結果は次のようになります:

SyncThread1:0 
SyncThread1:1 
SyncThread1:2 
SyncThread1:3 
SyncThread1:4 
SyncThread2:5 
SyncThread2:6 
SyncThread2:7 
SyncThread2:8 
SyncThread2:9*

2 つの同時スレッド (thread1 と thread2) が同じオブジェクト (syncThread) にアクセスするとき同期されたコード ブロックが使用される場合、同時に実行できるのは 1 つのスレッドのみであり、もう 1 つのスレッドはブロックされ、現在のスレッドがコード ブロックの実行を完了するまでコード ブロックを実行する必要があります。同期されたコード ブロックの実行時に現在のオブジェクトがロックされるため、スレッド 1 とスレッド 2 は相互に排他的です。コード ブロックの実行後にのみオブジェクトのロックが解除され、次のスレッドがオブジェクトを実行してロックできるようになります。
SyncThread の呼び出しを少し変更してみましょう:

Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread1");
Thread thread2 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread2");
thread1.start();
thread2.start();

結果は次のとおりです:

SyncThread1:0 
SyncThread2:1 
SyncThread1:2 
SyncThread2:3 
SyncThread1:4 
SyncThread2:5 
SyncThread2:6 
SyncThread1:7 
SyncThread1:8 
SyncThread2:9

あるスレッドが同期されたコード ブロックを実行すると、他のスレッドがブロックされるという意味ではありませんでしたか?上記の例で thread1 と thread2 が同時に実行されるのはなぜですか?これは、synchronized はオブジェクトをロックするだけであり、各オブジェクトには 1 つのロック (ロック) だけが関連付けられており、上記のコードは次のコードと同等であるためです:

SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
thread1.start();
thread2.start();

この時点で、2 つの SyncThread オブジェクト、syncThread1 と syncThread2 が作成されます。 Thread1 は syncThread1 オブジェクトの同期コード (run) を実行し、スレッド thread2 は syncThread2 オブジェクトの同期コード (run) を実行します。同期はオブジェクトをロックし、syncThread1 オブジェクトと syncThread2 オブジェクトをロックする 2 つのロックがあることがわかります。 、これら 2 つのロックは互いに干渉せず、相互排他を形成しないため、2 つのスレッドは同時に実行できます。

2. スレッドがオブジェクトの同期された (この) 同期コード ブロックにアクセスするとき、別のスレッドはオブジェクト内の非同期 (この) 同期されたコード ブロックにアクセスできます。
[Demo2]: 複数のスレッドが同期および非同期のコード ブロックにアクセスします

class Counter implements Runnable{
   private int count;   public Counter() {      count = 0;
   }   public void countAdd() {
      synchronized(this) {         for (int i = 0; i < 5; i ++) {            try {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
               Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
      }
   }   //非synchronized代码块，未对count进行读写操作，所以可以不用synchronized
   public void printCount() {      for (int i = 0; i < 5; i ++) {         try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count:" + count);
            Thread.sleep(100);
         } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
   }   public void run() {
      String threadName = Thread.currentThread().getName();      if (threadName.equals("A")) {
         countAdd();
      } else if (threadName.equals("B")) {
         printCount();
      }
   }
}

呼び出しコード:

Counter counter = new Counter();
Thread thread1 = new Thread(counter, "A");
Thread thread2 = new Thread(counter, "B");
thread1.start();
thread2.start();

結果は次のとおりです:

A:0 
B count:1 
A:1 
B count:2 
A:2 
B count:3 
A:3 
B count:4 
A:4 
B count:5

上記のコードでは、countAdd は同期され、printCount は非同期です。上記の結果から、スレッドがオブジェクトの同期コード ブロックにアクセスすると、他のスレッドはブロックされることなくオブジェクトの非同期コード ブロックにアクセスできることがわかります。

オブジェクトのロックを指定します

[Demo3]: オブジェクトのロックを指定します

/**
 * 银行账户类
 */class Account {
   String name;   float amount;   public Account(String name, float amount) {      this.name = name;      this.amount = amount;
   }   //存钱
   public  void deposit(float amt) {
      amount += amt;      try {
         Thread.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }   //取钱
   public  void withdraw(float amt) {
      amount -= amt;      try {
         Thread.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }   public float getBalance() {      return amount;
   }
}/**
 * 账户操作类
 */class AccountOperator implements Runnable{   private Account account;   public AccountOperator(Account account) {      this.account = account;
   }   public void run() {      synchronized (account) {
         account.deposit(500);
         account.withdraw(500);
         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());
      }
   }
}

呼び出しコード:

Account account = new Account("zhang san", 10000.0f);
AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account);final int THREAD_NUM = 5;
Thread threads[] = new Thread[THREAD_NUM];for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i ++) {
   threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i);
   threads[i].start();
}

結果は次のようになります:

Thread3:10000.0 
Thread2:10000.0 
Thread1:10000.0 
Thread4:10000.0 
Thread0:10000.0

AccountOperator クラスの run メソッドでは、synchronized adds を使用します。アカウントオブジェクトにロックします。このとき、スレッドがアカウント オブジェクトにアクセスすると、そのスレッドがアカウント オブジェクトにアクセスするまで、そのアカウント オブジェクトにアクセスしようとする他のスレッドはブロックされます。言い換えれば、ロックを取得した人は誰でも、そのロックが制御するコードを実行できます。
ロックとしてクリアなオ​​ブジェクトがある場合は、以下のような方法でプログラムを書くことができます。

public void method3(SomeObject obj)
{   //obj 锁定的对象
   synchronized(obj)
   {      // todo
   }
}

ロックとして明示的なオブジェクトがなく、コードの一部を同期したいだけの場合は、ロックとして機能する特別なオブジェクトを作成できます:

class Test implements Runnable{
   private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量
   public void method()
   {
      synchronized(lock) {         // todo 同步代码块
      }
   }   public void run() {

   }
}

説明: 長さ 0 のバイト配列オブジェクトは、どのオブジェクトよりも作成が経済的 - コンパイルされたバイトコードを見ると、長さ 0 の byte[] オブジェクトの生成に必要なオペコードは 3 つだけですが、Object lock = new Object() には 7 行のオペコードが必要です。

メソッドを変更する

同期化 メソッドの変更は非常に簡単で、メソッドの前に synchronized を追加するだけです。スコープが異なります。変更されたコード ブロックは中括弧で囲まれたスコープですが、変更されたメソッドのスコープは関数全体です。 [Demo1]の実行方法を以下の方法に変更しても同様の効果が得られます。

*[Demo4]: synchronized はメソッドを変更します

public synchronized void run() {   for (int i = 0; i < 5; i ++) {      try {
         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
         Thread.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

Synchronized はメソッド全体に作用します。
メソッド 1 の記述:

public synchronized void method()
{
   // todo
}

メソッド 2 の記述:

public void method(){
   synchronized(this) {
      // todo
   }}

メソッド 1 の記述はメソッドを変更し、メソッド 2 の記述はコード ブロックを変更しますが、メソッド 1 の記述とメソッド 2 の記述は同等であり、どちらもメソッド全体のコンテンツをロックします。

在用synchronized修饰方法时要注意以下几点： 
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

class Parent {
   public synchronized void method() { }
}class Child extends Parent {
   public synchronized void method() { }
}

在子类方法中调用父类的同步方法

class Parent {
   public synchronized void method() {   }
}class Child extends Parent {
   public void method() { super.method();   }
}

在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。

构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用synchronized代码块来进行同步。 

修饰一个静态的方法

Synchronized也可修饰一个静态方法，用法如下：

public synchronized static void method() {
   // todo
}

我们知道静态方法是属于类的而不属于对象的。同样的，synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象。我们对Demo1进行一些修改如下：

【Demo5】：synchronized修饰静态方法

/**
 * 同步线程
 */class SyncThread implements Runnable {   private static int count;   public SyncThread() {
      count = 0;
   }   public synchronized static void method() {      for (int i = 0; i < 5; i ++) {         try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
            Thread.sleep(100);
         } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
   }   public synchronized void run() {
      method();
   }
}

调用代码:

SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
thread1.start();
thread2.start();

结果如下：

SyncThread1:0 
SyncThread1:1 
SyncThread1:2 
SyncThread1:3 
SyncThread1:4 
SyncThread2:5 
SyncThread2:6 
SyncThread2:7 
SyncThread2:8 
SyncThread2:9

syncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象，但在thread1和thread2并发执行时却保持了线程同步。这是因为run中调用了静态方法method，而静态方法是属于类的，所以syncThread1和syncThread2相当于用了同一把锁。这与Demo1是不同的。

修饰一个类

Synchronized还可作用于一个类，用法如下：

class ClassName {
   public void method() {
      synchronized(ClassName.class) {
         // todo
      }
   }
}

我们把Demo5再作一些修改。 
【Demo6】:修饰一个类

/**
 * 同步线程
 */
class SyncThread implements Runnable {
   private static int count;

   public SyncThread() {
      count = 0;
   }

   public static void method() {
      synchronized(SyncThread.class) {
         for (int i = 0; i < 5; i ++) {
            try {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
               Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
      }
   }

   public synchronized void run() {
      method();
   }
}

其效果和【Demo5】是一样的，synchronized作用于一个类T时，是给这个类T加锁，T的所有对象用的是同一把锁。

总结：

A. 无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，如果它作用的对象是非静态的，则它取得的锁是对象；如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类，则它取得的锁是对类，该类所有的对象同一把锁。 
B. 每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。 
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。