Java中Synchronized的用法

synchronized是Java中的關鍵字，是一種同步鎖定。它修飾的物件有以下幾種： 
1. 修飾一個程式碼區塊，被修飾的程式碼區塊稱為同步語句區塊，其作用的範圍是大括號{}括起來的程式碼，作用的物件是呼叫這個程式碼區塊的物件； 
2. 修飾一個方法，被修飾的方法稱為同步方法，其作用的範圍是整個方法，作用的物件是呼叫這個方法的物件； 
3. 修改一個靜態的方法，其作用的範圍是整個靜態方法，作用的物件是這個類別的所有物件； 
4. 修改一個類別，其作用的範圍是synchronized後面括號括起來的部分，作用主的物件是這個類別的所有物件。

修飾一個程式碼區塊

一個執行緒存取一個物件中的synchronized(this)同步程式碼區塊時，其他試圖存取該物件的執行緒將會被阻塞。我們看下面一個例子：

【Demo1】：synchronized的用法

/**
 * 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;
   }
}

SyncThread的呼叫：

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

結果如下：

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

當兩個並發執行緒(thread1和c32)存取同一個物件中的synchronized程式碼區塊時，在同一時刻只能有一個執行緒執行，另一個執行緒受阻塞，必須等待目前執行緒執行完這個程式碼區塊以後才能執行該程式碼區塊。 Thread1和thread2是互斥的，因為在執行synchronized程式碼區塊時會鎖定目前的對象，只有執行完該程式碼區塊才能釋放該物件鎖，下一個執行緒才能執行並鎖定該物件。 
我們再把SyncThread的呼叫稍微改一下：

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

結果如下：

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

不是說一個執行synchronized程式碼區塊時其它的執行緒受阻塞嗎？為什麼上​​面的範例中thread1和thread2同時在執行。這是因為synchronized只鎖定對象，每個對像只有一個鎖（lock）與之相關聯，而上面的程式碼等同於下面這段程式碼：

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

這時創建了兩個SyncThread的對象syncThread1和syncThread2，線程thread1執行的是syncThread1物件中的synchronized程式碼(run)，而執行緒thread2執行的是syncThread2物件中的synchronized程式碼(run)；我們知道synchronized鎖定的是對象，這時會有兩把鎖分別鎖定syncThread1物件和syncThread2對象，而這兩把鎖是互不干擾的，不形成互斥，所以兩個執行緒可以同時執行。

2.當一個執行緒存取物件的一個synchronized(this)同步程式碼區塊時，另一個執行緒仍然可以存取該物件中的非synchronized(this)同步程式碼區塊。 
【Demo2】：多個執行緒存取synchronized和非synchronized程式碼區塊

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();
      }
   }
}

呼叫程式碼:

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

結果如下：

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

上面程式碼中countAdd是一個synchronized的，Countronized的，Countronnchronized是一個synchronized的，Countronized的，Countronized是一個synchronized的，Countronized上的，Countronized是一個synchronized的，Countronized上面代碼。從上面的結果可以看出一個執行緒存取一個物件的synchronized程式碼區塊時，別的執行緒可以存取該物件的非synchronized程式碼區塊而不受阻塞。

指定要給某個物件加鎖

【Demo3】:指定要給某個物件加鎖

/**
 * 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());
      }
   }
}

呼叫程式碼:

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();
}

結果如下：

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

在AccountOperator 類別中用的run方法synchronized 給account物件加了鎖。這時，當一個執行緒存取account物件時，其他試圖存取account物件的執行緒將會阻塞，直到該執行緒存取account物件結束。也就是說誰拿到那個鎖誰就可以運行它所控制的那段程式碼。 
當有一個明確的物件作為鎖時，就可以用類似下面這樣的方式寫程式。

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

當沒有明確的物件作為鎖，只是想讓一段程式碼同步時，可以創建一個特殊的物件來充當鎖：

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() {

   }
}

說明：零長度的byte數組物件創建起來將比任何物件都經濟――檢視編譯後的字節碼：產生零長度的byte[]物件只需3條操作碼，而Object lock = new Object()則需要7行操作碼。

修飾一個方法

Synchronized修飾一個方法很簡單，就是在方法的前面加synchronized，public synchronized void method(){//todo}; synchronized修飾方法和修飾一個代碼塊類似，只是作用範圍不一樣，修飾程式碼區塊是大括號括起來的範圍，而修飾方法範圍是整個函數。如將【Demo1】中的run方法改成如下的方式，實現的效果一樣。

*【Demo4】：synchronized修飾一個方法

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作用於整個方法的寫法。
寫法一：

public synchronized void method()
{
   // todo
}

寫法二：

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

寫法一修飾的是一個方法，寫法二修飾的是一個代碼塊，但寫法一與寫法二是等價的，都是鎖定了整個方法時的內容。

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。