Java并发编程 —— synchronized关键字
一、是什么?(作用)
synchronized
关键字解决了多个线程之间访问资源的同步性问题,保证了被其修饰的方法或是代码块在任意时刻只能有一个线程执行。
而在早期的Java版本中,synchronized
属于重量级锁,效率低下。为什么呢?
因为监视器锁(monitor)是依赖底层的操作系统Mutex Lock
来实现的,Java的线程是映射到操作系统的原生线程之上的。如果要挂起或唤醒一个线程,都需要操作系统帮忙完成,而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态,这个状态之间的转换需要相对比较长的时间,时间成本相对较高。
庆幸的是,在Java 6之后Java官方从JVM层面对synchronized
做了较大的优化,所以现在的synchronized
锁效率也优化的很不错了。JDK 1.6对锁的实现引入了大量的优化,如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗话、偏向锁、轻量级锁等技术来减少操作的开销。
故而,目前不论是各种开源框架还是JDk源码都大量使用了synchronized
关键字。
二、怎么用?(实践)
1、主要有三种使用方式:
- 修饰实例方法:给当前对象实例加锁。进入同步代码前要获得 当前对象实例的锁
synchronized void method(){
//业务代码
}
- 修饰静态方法:给当前类加锁。会作用于当前类的所有对象实例,进入同步代码前要获得当前类的锁。因为静态成员不属于任何一个实例对象,是类成员(static表明这是该类的一个静态资源,无论new了多少对象,只有一份)。所以,如果一个线程A调用一个实例对象的非静态
synchronized
方法,而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态synchronized
方法,是允许的,不会发生互斥现象的,因为访问静态synchronized
方法占用的锁是当前类的锁,而访问非静态synchronized
方法占用的锁是当前实例对象的锁,故而不矛盾。
synchronized static void method(){
//业务代码
}
- 修饰代码块:给指定对象加锁。
synchronized(thisobject)
表示进入同步代码块前要获得thisobject
对象的锁。synchronized(类.class)
表示进入同步代码前要获得指定类的class锁。
synchronized(this){
//业务代码
}
2、小结
synchronized
关键字加在static
静态方法和synchronized(class)
代码块上都是给类加锁。synchronized
关键字加在实例方法上是给对象实例加锁。- 尽量不要使用
synchronized(String str)
,因为在JVM中,字符串常量池具有缓存功能!
三、为什么?(底层原理)
synchronized
关键字底层原理属于JVM层面。可看 深入理解synchronized底层原理,一篇文章就够了! 这篇文章。
四、面试问题
1、使用双重校验锁实现对象单例(线程安全)
public class Singleton {
private volatile static Singleton uniqueInstance;
private Singleton() {}
public static Singleton getUniqueInstance(){
//先判断对象是否已实例化过,若没有方可进入加锁代码块
if(uniqueInstance == null){
//类对象加锁
synchronized(Singleton.class){
if(uniqueInstance == null){
uniqueInstance = new Singleton();
}
}
}
return uniqueInstance;
}
}
需要注意的是uniqueInstance
采用volatile
关键字修饰是很必要的。为什么呢?uniqueInstance = new Singleton();
这段代码其实是分三步执行的:
- 1、为
uniqueInstance
分配内存空间 - 2、初始化
uniqueInstance
- 3、将
uniqueInstance
指向分配的内存地址
但由于JVM具有指令重排序的特性,执行顺序有可能变成 1 -> 3 -> 2
。指令重排序在单线程环境下不会出现问题,但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如,线程T1执行了1和3,此时T2调用getUniqueInstance()
后发现uniqueInstance
不为空,因此返回uniqueInstance
,但此时uniqueInstance
还未被初始化。
此处就不做细分析,简而言之,使用volatile
可以禁止JVM的指令重排,保证上述代码在多线程环境下也能正常运行。
2、构造方法能否使用synchronized
关键字修饰?
回答:不可以,构造方法本身就是线程安全的,不存在同步的构造方法一说。
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