Synchronized

Java 并发

发布日期: 2018-07-12

更新日期: 2020-05-17

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线程安全问题

在线程安全性的定义中，最核心的概念就是正确性。当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式或者这些线程将如何交替执行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同，这个类都能表现出正确的行为，那么这个类就是线程安全的。

在单线程中不会出现线程安全问题，而在多线程编程中，有可能会出现同时访问同一个共享、可变资源的情况，这种资源可以是：一个变量、一个对象、一个文件等。特别注意两点，

共享：意味着该资源可以由多个线程同时访问
可变：意味着该资源可以在其生命周期内被修改
所以，当多个线程访问这种资源的时候，就会存在一个问题:由于每个线程执行的过程是不可控的，所以需要采用同步机制来协同对对象可变状态的访问。
如何解决线程安全问题
实际上，所有的并发模式在解决线程安全问题时，采用的方案都是序列化访问临界资源。即在同一时刻，只能有一个线程访问临界资源，也称作同步互斥访问。换句话说，就是在访问临界资源的代码前面加上一个锁，当访问完临界资源后释放锁，让其他线程继续访问。
synchronized 同步方法
　　在了解 synchronized 关键字的使用方法之前，我们先来看一个概念：互斥锁，即 能到达到互斥访问目的的锁。举个简单的例子，如果对临界资源加上互斥锁，当一个线程在访问该临界资源时，其他线程便只能等待。

　　在 Java 中，可以使用 synchronized 关键字来标记一个方法或者代码块，当某个线程调用该对象的synchronized方法或者访问synchronized代码块时，这个线程便获得了该对象的锁，其他线程暂时无法访问这个方法，只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕，这个线程才会释放该对象的锁，其他线程才能执行这个方法或者代码块。

当一个线程正在访问一个对象的 synchronized 方法，那么其他线程不能访问该对象的其他 synchronized 方法。这个原因很简单，因为一个对象只有一把锁，当一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程无法获取该对象的锁，所以无法访问该对象的其他synchronized方法。
当一个线程正在访问一个对象的 synchronized 方法，那么其他线程能访问该对象的非 synchronized 方法。这个原因很简单，访问非 synchronized 方法不需要获得该对象的锁，假如一个方法没用 synchronized 关键字修饰，说明它不会使用到临界资源，那么其他线程是可以访问这个方法的.
如果一个线程 A 需要访问对象 object1 的 synchronized 方法 fun1，另外一个线程 B 需要访问对象 object2 的 synchronized 方法 fun1，即使 object1 和 object2 是同一类型），也不会产生线程安全问题，因为他们访问的是不同的对象，所以不存在互斥问题。

synchronized 同步代码块

synchronized (lock){
    //访问共享可变资源
    ...
}

　　当在某个线程中执行这段代码块，该线程会获取对象的锁，从而使得其他线程无法同时访问该代码块。其中，括号内可以是 this，代表获取当前对象的锁，也可以是类中的一个属性，代表获取该属性的锁。特别地，实例同步方法与 synchronized(this)同步块是互斥的，因为它们锁的是同一个对象。但与 synchronized(非this)同步块是异步的，因为它们锁的是不同对象。
　　synchronized代码块比 synchronized方法的粒度更细一些，使用起来也灵活得多。因为也许一个方法中只有一部分代码只需要同步，如果此时对整个方法用synchronized进行同步，会影响程序执行效率。而使用synchronized代码块就可以避免这个问题，synchronized代码块可以实现只对需要同步的地方进行同步。

class对象锁

　　特别地，每个类也会有一个锁，静态的 synchronized方法就是以Class对象作为锁。另外，它可以用来控制对 static 数据成员（static 数据成员不专属于任何一个对象，是类成员）的并发访问。并且，如果一个线程执行一个对象的非static synchronized 方法，另外一个线程需要执行这个对象所属类的 static synchronized 方法，也不会发生互斥现象。因为访问 static synchronized 方法占用的是类锁，而访问非 static synchronized 方法占用的是对象锁，所以不存在互斥现象。