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Java中synchronized關鍵字修飾法同步的用法詳解

高洛峰
發布: 2017-01-05 15:45:45
原創
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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) 
   { 
   } 
  
}
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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() 
 { 
  
 } 
}
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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){ 
  
    } 
   } 
  } 
}
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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(){ 
  
  } 
}
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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()){ 
 } 
 } 
}
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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){ 
  } 
 } 
}
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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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