Java并发编程（四）synchronized

一.synchronized同步方法或者同步块

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，顾名思义：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，每一个对象都拥有一个锁标记（monitor），也称为监视器，多线程同时访问某个对象时，线程只有获取了该对象的锁才能访问。

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。

下面通过几个简单的例子来说明synchronized关键字的使用：

1.synchronized方法

下面这段代码中两个线程分别调用insertData对象插入数据：

public class Test {
 
    public static void main(String[] args)  {
        final InsertData insertData = new InsertData();
         
        new Thread() {
            public void run() {
                insertData.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
         
         
        new Thread() {
            public void run() {
                insertData.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }  
}
 
class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
     
    public synchronized  void insert(Thread thread){
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
            arrayList.add(i);
        }
    }
}

从上输出结果说明，Thread-1插入数据是等Thread-0插入完数据之后才进行的。说明Thread-0和Thread-1是顺序执行insert方法的。

这就是synchronized方法。

不过有几点需要注意：

1）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。

2）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，

3）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。

2.synchronized代码块

当在某个线程中执行这段代码块，该线程会获取对象synObject的锁，从而使得其他线程无法同时访问该代码块。

synObject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。

比如上面的insert方法可以改成以下两种形式：

class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
     
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (this) {
            for(int i=0;i<100;i++){
                System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
                arrayList.add(i);
            }
        }
    }
}

class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Object object = new Object();
     
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (object) {
            for(int i=0;i<100;i++){
                System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
                arrayList.add(i);
            }
        }
    }
}

从上面可以看出，synchronized代码块使用起来比synchronized方法要灵活得多。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

另外，每个类也会有一个锁，它可以用来控制对static数据成员的并发访问。

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，此时不会发生互斥现象，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。(对象级别的synchronized，还有类级别的synchronized.锁定的是整 个clz.class)

看下面这段代码就明白了：

public class Test {
 
    public static void main(String[] args)  {
        final InsertData insertData = new InsertData();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                insertData.insert();
            }
        }.start(); 
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                insertData.insert1();
            }
        }.start();
    }  
}
 
class InsertData { 
    public synchronized void insert(){
        System.out.println("执行insert");
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("执行insert完毕");
    }
     
    public synchronized static void insert1() {
        System.out.println("执行insert1");
        System.out.println("执行insert1完毕");
    }
}

执行结果;

第一个线程里面执行的是insert方法，不会导致第二个线程执行insert1方法发生阻塞现象。

下面我们看一下synchronized关键字到底做了什么事情，我们来反编译它的字节码看一下，下面这段代码反编译后的字节码为：

public class InsertData {
    private Object object = new Object();
     
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (object) {
         
        }
    }
     
    public synchronized void insert1(Thread thread){
         
    }
     
    public void insert2(Thread thread){
         
    }
}

　　从反编译获得的字节码可以看出，synchronized代码块实际上多了monitorenter和monitorexit两条指令。monitorenter指令执行时会让对象的锁计数加1，而monitorexit指令执行时会让对象的锁计数减1，其实这个与操作系统里面的PV操作很像，操作系统里面的PV操作就是用来控制多个线程对临界资源的访问。对于synchronized方法，执行中的线程识别该方法的 method_info 结构是否有 ACC_SYNCHRONIZED 标记设置，然后它自动获取对象的锁，调用方法，最后释放锁。如果有异常发生，线程自动释放锁。

　　

　　有一点要注意：对于synchronized方法或者synchronized代码块，当出现异常时，JVM会自动释放当前线程占用的锁，因此不会由于异常导致出现死锁现象。

二.java单例模式（双重检查加锁）的原因

双重检查加锁，只有在第一次实例化时，才启用同步机制，提高了性能。

public class Singleton{ 
   private static Singleton instance = null;//是否是final的不重要，因为最多只可能实例化一次。 
   private Singleton(){} 
   public static Singleton getInstance(){ 
       if(instance == null){ 
           //双重检查加锁，只有在第一次实例化时，才启用同步机制，提高了性能。 
           synchronized(Singleton.Class){ 
               if(instance == null){ 
                   instance = new Singleton(); 
               } 
           } 
       } 
       return instance; 
}