java并发中的Synchronized关键词

java并发中的Synchronized关键词

如果在多线程的环境中,我们经常会遇到资源竞争的情况,比如多个线程要去同时修改同一个共享变量,这时候,就需要对资源的访问方法进行一定的处理,保证同一时间只有一个线程访问。

java提供了synchronized关键字,方便我们实现上述操作。

为什么要同步

我们举个例子,我们创建一个类,提供了一个setSum的方法:


public class SynchronizedMethods { private int sum = 0; public void calculate() { setSum(getSum() + 1); } }

如果我们在多线程的环境中调用这个calculate方法:

    @Test
    public void givenMultiThread_whenNonSyncMethod() throws InterruptedException {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
        SynchronizedMethods summation = new SynchronizedMethods();

        IntStream.range(0, 1000)
                .forEach(count -> service.submit(summation::calculate));
        service.shutdown();
        service.awaitTermination(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);

        assertEquals(1000, summation.getSum());
    }

按照上面的方法,我们预计要返回1000, 但是实际上基本不可能得到1000这个值,因为在多线程环境中,对同一个资源进行同时操作带来的不利影响。

那我们怎么才能够建线程安全的环境呢?

Synchronized关键词

java提供了多种线程安全的方法,本文主要讲解Synchronized关键词,Synchronized关键词可以有很多种形式:

  • Instance methods
  • Static methods
  • Code blocks

当我们使用synchronized时,java会在相应的对象上加锁,从而在同一个对象等待锁的方法都必须顺序执行,从而保证了线程的安全。

Synchronized Instance Methods

Synchronized关键词可以放在实例方法的前面:

    public synchronized void synchronisedCalculate() {
        setSum(getSum() + 1);
    }

看下调用结果:

@Test
public void givenMultiThread_whenMethodSync() {
    ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
    SynchronizedMethods method = new SynchronizedMethods();

    IntStream.range(0, 1000)
      .forEach(count -> service.submit(method::synchronisedCalculate));
    service.awaitTermination(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);

    assertEquals(1000, method.getSum());
}

这里synchronized将会锁住该方法的实例对象,多个线程中只有获得该实例对象锁的线程才能够执行。

Synchronized Static Methods

Synchronized关键词也可以用在static方法前面:

    public static synchronized void syncStaticCalculate() {
        staticSum = staticSum + 1;
    }

Synchronized放在static方法前面和实例方法前面锁住的对象不同。放在static方法前面锁住的对象是这个Class本身,因为一个Class在JVM中只会存在一个,所以不管有多少该Class的实例,在同一时刻只会有一个线程可以执行该放方法。

    @Test
    public void givenMultiThread_whenStaticSyncMethod() throws InterruptedException {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

        IntStream.range(0, 1000)
                .forEach(count ->
                        service.submit(SynchronizedMethods::syncStaticCalculate));
        service.shutdown();
        service.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);

        assertEquals(1000, SynchronizedMethods.staticSum);
    }

Synchronized Blocks

有时候,我们可能不需要Synchronize整个方法,而是同步其中的一部分,这时候,我们可以使用Synchronized Blocks:

    public void performSynchronizedTask() {
        synchronized (this) {
            setSum(getSum() + 1);
        }
    }

我们看下怎么测试:

    @Test
    public void givenMultiThread_whenBlockSync() throws InterruptedException {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
        SynchronizedMethods synchronizedBlocks = new SynchronizedMethods();

        IntStream.range(0, 1000)
                .forEach(count ->
                        service.submit(synchronizedBlocks::performSynchronizedTask));
        service.shutdown();
        service.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);

        assertEquals(1000, synchronizedBlocks.getSum());
    }

上面我们同步的是实例,如果在静态方法中,我们也可以同步class:

    public static void performStaticSyncTask(){
        synchronized (SynchronizedMethods.class) {
            staticSum = staticSum + 1;
        }
    }

我们看下怎么测试:

    @Test
    public void givenMultiThread_whenStaticSyncBlock() throws InterruptedException {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

        IntStream.range(0, 1000)
                .forEach(count ->
                        service.submit(SynchronizedMethods::performStaticSyncTask));
        service.shutdown();
        service.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);

        assertEquals(1000, SynchronizedMethods.staticSum);
    }

本文的例子可以参考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/Synchronized

更多内存可以参考http://www.flydean.com/java-concurrent-synchronized/

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