Java中synchronized關鍵字修飾法同步的用法詳解

Java的最基本的同步方式，即使用synchronized關鍵字來控制一個方法的並發存取。 每一個用synchronized關鍵字宣告的方法都是臨界區。在Java中，同一個物件的臨界區，在同一時間只有一個允許被存取。

靜態方法則有不同的行為。用synchronized關鍵字聲明的靜態方法，同時只能夠被一個執行緒訪問，但是其他執行緒可以訪問這個物件的非靜態的synchronized方法。必須非常謹慎這一點，因為兩個執行緒可以同時存取一個物件的兩個不同的synchronized方法，即其中一個是靜態synchronized方法，另一個是非靜態synchronized方法。如果兩個方法都改變了相同的數據，將會出現數據不一致的錯誤。

synchronized塊的語法如下：

public void method() 
{ 
  synchronized(表达式) 
   { 
   } 
  
}

synchronized關鍵字有兩種用法，一種是只用於方法的定義中，另外一種是synchronized塊，我們不僅可以使用synchronized來同步一個對象變量，你也可以通synchronizedl來同步類別中的靜態方法和非靜態方法。

第一種：非靜態方法的同步
從java相關語法可以知道使用synchronized關鍵字來定義方法就會鎖定類別中所用使用synchroniezd關鍵字定義的靜態方法和非靜態方法，但是這有點不好理解，如果要synchronized區塊，來達到這樣的效果，就不難理解為什麼會產生這種效果了，如果使用synchronized來鎖定類別中所有的同步非靜態方法，只需要使用this作為synchronized區塊的參數傳入synchronized區塊中，程式碼如下：

public class Test 
{ 
 public void method1() 
 { 
  synchronized(this) 
   { 
  
   } 
 } 
  
 public synchronized void method2() 
 { 
  
 } 
} 
 
public class Test 
{ 
 public void method1() 
 { 
  synchronized(this) 
   { 
  
   } 
 } 
  
 public synchronized void method2() 
 { 
  
 } 
}

在上面的程式碼中的method1使用了synchronized區塊，method2方法是用了synchronized關鍵字來定義方法，如果使用同一個Test實例時，這兩個方法只要有一個在執行，其他的方法都會因未獲得同步鎖而被堵塞。除了使用this作為synchronized區塊的參數，也可以使用Test.this作為synchronized區塊的參數來達到相同的效果。

在內類中使用synchronized區塊中，this只表示內類，和外類（OuterClass）沒有關係。但是內類別中的非靜態方法和外類別的非靜態方法也可以同步。如果在內類別中加個方法method3也可以讓和Test裡面的2個方法同步，程式碼如下：

public class Test 
{ 
 class InnerClass 
 { 
  public void method3() 
   { 
    synchronized(Test.this){ 
  
    } 
   } 
  } 
} 
 
public class Test 
{ 
 class InnerClass 
 { 
  public void method3() 
   { 
    synchronized(Test.this){ 
  
    } 
   } 
  } 
}

上面InnerClass的method3方法與Test的method1和method2方法在同一時間內只能有一個方法執行。
 synchronized區塊不管是正確執行完，還是因為程式出錯因異常退出synchronized區塊，目前的synchronized區塊所持有的同步鎖定都會自動釋放，因此在使用synchronized區塊不必擔心同步鎖定的問題。

二、靜態方法的同步
由於在呼叫靜態方法時，物件實例不一定被創建，因此，就不能使用this來同步靜態方法，而必須使用Class物件來同步靜態方法。程式碼如下：

public class Test{ 
  
 pubic static void method1(){ 
  synchronized(Test.class){ 
  } 
 } 
 public static synchronized void method2(){ 
  
  } 
} 
 
public class Test{ 
  
 pubic static void method1(){ 
  synchronized(Test.class){ 
  } 
 } 
 public static synchronized void method2(){ 
  
  } 
}

在同步靜態方法時可以使用類別的靜態字段class來得到class對象，在上例中method1和method2方法只有一個方法執行，除了使用class字段可以得到class對象，還可以透過實例的getClass()方法取得class對象，程式碼如下:

public class Test{ 
 public static Test test; 
 public Test(){ 
 test=this; 
 } 
 public static void method1(){ 
 synchronized(test.getClass()){ 
 } 
 } 
} 
 
public class Test{ 
 public static Test test; 
 public Test(){ 
 test=this; 
 } 
 public static void method1(){ 
 synchronized(test.getClass()){ 
 } 
 } 
}

在上面的程式碼中，我們透過一個public的靜態物件得到Test的一個實例，並透過這個實例的getClass方法取得一個class物件（注意一個類別的所有實例透過getClass方法得到的都是同一個Class物件）。我們也可以透過class讓不同類別的靜態方法同步，程式碼如下:

public class Test1{ 
 public static void method1(){ 
 synchronized(Test.class){ 
  } 
 } 
} 
 
public class Test1{ 
 public static void method1(){ 
 synchronized(Test.class){ 
  } 
 } 
}

注意：在使用synchronized區塊來同步方法時，非靜態方法可以透過this來同步，而靜態方法必須使用class物件來同步，但是非靜態方法也可以透過使用class來同步靜態方法。但是靜態方法中不能使用this來同步非靜態方法。這點在使用synchronized塊需要注意。

Note
synchronized關鍵字會降低應用程式的效能，因此只能在並發情境中需要修改共享資料的方法上使用它。如果多個執行緒訪問同一個synchronized方法，則只有一個執行緒可以訪問，其他執行緒將等待。如果方法宣告沒有使用synchronized關鍵字，所有的執行緒都能在同一時間執行這個方法，因而總運行時間降低。如果已知一個方法不會被一個以上執行緒調用，則無需使用synchronized關鍵字聲明之。

可以遞歸呼叫被synchronized宣告的方法。當執行緒存取一個物件的同步方法時，它還可以呼叫這個物件的其他的同步方法，也包含正在執行的方法，而不必再次去取得這個方法的存取權。

我们可以通过synchronized关键字来保护代码块（而不是整个方法）的访问。应该这样利用synchronized关键字：方法的其余部分保持在synchronized代码块之外，以获取更好的性能。临界区（即同一时间只能被一个线程访问的代码块）的访问应该尽可能的短。例如在获取一幢楼人数的操作中，我们只使用synchronized关键字来保护对人数更新的指令，并让其他操作不使用共享数据。当这样使用synchronized关键字时，必须把对象引用作为传入参数。同一时间只有一个线程被允许访问这个synchronized代码。通常来说，我们使用this关键字来引用正在执行的方法所属的对象：

synchronized(this){
  //Java code
}

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