java线程总结--synchronized关键字,原理以及相关的锁
在多线程编程中,synchronized关键字非常常见,当我们需要进行“同步”操作时,我们很多时候需要该该关键字对代码块或者方法进行锁定。被synchronized锁定的代码块,只能同时有一条线程访问该代码块。
上面是很多人的认识,当然也是我之前对synchronized关键字的浅显认识,其实上面的观点存在一定的偏差。在参考了很多文章以及自己动手测试过相关代码后,我觉得有必要记录下自己对synchronized关键字的一些理解,在这个过程,会简单说说synchronized关键字的具体实现原理。
一、synchronized:synchronized是锁代码块还是锁对象?
synchronized具有同步的功能,更准确说是具有互斥的锁功能,那么,它到底是锁定了相关的代码块还是说锁定了对象数据?答案是锁对象。下面就从synchronized修饰方法和修饰具体代码块两方面理解这个结论:synchronized是锁对象的。
1、synchronized修饰方法
废话不多说,先简单看测试代码:
代码一
public class SynchronizedTest1 { public static void main(String [] argStrings){ final Test1 test1 = new Test1(); new Thread(new Runnable() { public void run() { try {
test1.firstMethod();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() { public void run() {
test1.secondMethod();
}
}).start();
}class Test1{ public synchronized void firstMethod() throws InterruptedException{
System.out.println("firstMethod");
Thread.sleep(2000);
} public void secondMethod(){
System.out.println("secondMethod");
}
}
输出结果: firstMethod secondMethod 或者 secondMethod firstMethod
然后,看代码二
public class SynchronizedTest1 { public static void main(String [] argStrings){ final Test1 test1 = new Test1(); new Thread(new Runnable() { public void run() { try {
test1.firstMethod();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace()
}
}
}).start(); new Thread(new Runnable() { public void run() {
test1.thirdMethod();
}
}).start();
}
}class Test1{ public synchronized void firstMethod() throws InterruptedException{
System.out.println("firstMethod");
Thread.sleep(2000);
} public synchronized void thirdMethod(){
System.out.println("thirdMethod");
}
}
结果一直是:firstMethod thirdMethod
所以,我们可以得出以下结论(在理解该结论前读者可以先假设每个对象均有一个锁对象,具体后面讲解synchronized关键字原理时会讲解):
synchronize修饰方法时(非静态方法,静态方法稍后讨论),表示某个线程执行到该方法时会锁定当前对象,其他线程不可以调用该对象中含有synchronized关键字的方法,因为这些线程的这些方法要执行前提是要获得该对象的锁。
就上面的例子具体说:
在代码一中,由于secondMethod方法没有synchronized关键字修饰,该方法执行无需获取当前对象的锁,所以secondMethod和firstMethod执行是并行的;
在代码二中,firstMethod和thirdMethod方法均有synchronized关键字修饰,两个方法执行前提是可以获取当前对象的锁,所以两者是无法同时进行的,因为同一个对象中只有一把锁。
ok,理解上面的例子之后,估计读者理解下面的代码就简单很多了,好,上代码:
代码三:修饰静态方法时的情形(只有一个方法有static修饰)
public class SynchronizedTest1 { public static void main(String [] argStrings){ final Test2 test2 = new Test2(); new Thread(new Runnable() { public void run() { try {
test2.firstMethod();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start(); new Thread(new Runnable() { public void run() {
test2.thirdMethod();
}
}).start();
}
}class Test2{ public static synchronized void firstMethod() throws InterruptedException{
System.out.println("firstMethod");
Thread.sleep(2000);
} public synchronized void thirdMethod(){
System.out.println("thirdMethod");
}
}
执行结果是:firstMethod thirdMethod 或者thirdMethod firstMethod
代码四:(都有static修饰)
public class SynchronizedTest1 { public static void main(String [] argStrings){ final Test2 test2 = new Test2(); new Thread(new Runnable() { public void run() { try {
test2.firstMethod();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start(); new Thread(new Runnable() { public void run() {
test2.thirdMethod();
}
}).start();
}
}class Test2{ public static synchronized void firstMethod() throws InterruptedException{
System.out.println("firstMethod");
Thread.sleep(2000);
} public static synchronized void thirdMethod(){
System.out.println("thirdMethod");
}
}
执行结果是:firstMethod thirdMethod
从上面结果我们可以知道:synchronized修饰静态方法时,它会锁定Class实例对象。
所以代码三中由于firstMethod和thirdMethod锁定对象不同,所以他们可以并行执行;代码四中两个方法都锁定了class对象,所以无法并行执行。
好,上面一大坨的文字,总结一句话起来就是这样:
synchronized修饰静态方法时,它表示锁定class对象;修饰动态方法时,表示锁定当前对象(this)。
2、synchronized修饰代码块
其实,上面的讲解已经很明确指出了一个事实:synchronized关键字就是表示当前代码锁住了某个对象,其他需要获取该锁(即被synchronized修饰)的代码块需要被执行,必须获取该对象的锁,即等到synchronized释放锁(其实就是改代码块执行完),它才有可能被执行,只是当synchronized修饰代码块时,必须显式地指出它锁定了哪个对象而已。上代码:
代码五:
public class SynchronizedTest1 { public static void main(String [] argStrings){ final Test3 test3 = new Test3(); new Thread(new Runnable() { public void run() { try {
test3.firstMethod();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start(); new Thread(new Runnable() { public void run() {
test3.thirdMethod();
}
}).start();
}
}class Test3{ public void firstMethod() throws InterruptedException{ synchronized (this) {
System.out.println("firstMethod");
Thread.sleep(2000);
}无锡妇科医院 http://www.xasgyy.net/
} public void thirdMethod(){ synchronized (this) {
System.out.println("thirdMethod");
}
}
}
上面代码和代码二五执行效果任何区别,实现的功能也是一样的。
当然,与直接修饰方法相比,synchronized修饰代码块时,this可以换成其他对象,我们锁定对象的代码块也可以粒度更小。
好,上面一堆废话其实归根到底都是说明一个道理:synchronized修饰的代码,它表示锁住了某个对象,被该关键字修饰的其他线程(强调其他线程,稍后讲为什么)的方法如果要执行,也必须得到该锁,即synchronized代码块执行完。
上面强调其他线程的意思是,如果同一个线程中被synchronized的方法,则无需获取该锁,这是合理的,具体看下面例子估计就明白我在说什么了:
public class SynchronizedTest1 { public static void main(String [] argStrings){ final Test4 test4 = new Test4(); new Thread(new Runnable() { public void run() { try {
test4.firstMethod();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}class Test4{ public synchronized void firstMethod() throws InterruptedException{
System.out.println("firstMethod");
Thread.sleep(2000);
secondMethod();
} public synchronized void secondMethod(){
System.out.println("secondMethod");
}
}
结果是:firstMethod secondMethod
好吧,我也觉得我在讲废话,确实这是显而易见的结果:被synchronized修饰的方法如果互相嵌套调用,同一条线程中并不需要等待上一个synchronized块执行完,毕竟,这样会陷入死循环。获取锁或者说锁定对象,是针对不同线程而言的。
二、synchronized原理详解
1、首先理解几个锁概念:对象锁(也就重量锁),轻量锁,偏向锁
A、对象锁(重量锁)
在多线程环境下,大多数(后面会将为什么是大多数修饰)每个对象都会有一个monitor对象(关于monitor具体可以查看jdk api文档),这个对象其实就是上面我们解释synchronized关键字时对应的锁。这个对象锁负责管理所有访问该对象的线程,具体管理模型图可以参考下面的示意图:
对于访问该对象的线程,并发情况下,没有抢到锁(即对象访问权)的线程,会被monitor丢进list这个队列进行等候(当然,自旋锁情况例外,后面会具体讲解什么卵是自旋锁)。而所谓的公平锁与非公平锁,就是在notify唤醒list中的等候线程时,list中的线程是按照排队顺序获得锁还是一起抢该对象的锁,前者是公平的,先等候的线程先获得锁;后者则是不公平的,抢不抢到锁,和线程等待时间无关,与运气有关。
B、轻量锁
显然,重量锁对于每个对象都要维护一个monitor对象,开销肯定是挺大的,jvm对此进行了一些优化,这便是轻量锁出现的原因。
轻量锁大概是这样一种概念:尽管程序是多线程环境,但是如果访问当前对象的,该对象并不会new一个monitor,而是在对象的头部用一个标识字段(貌似是两位的二进制数)表示锁,这个就是轻量锁。在线程尝试访问该对象时,该线程会将当前线程私有空间中的对应锁标识字拷贝到对象头部,如果修改成功,表示只有一条线程访问该对象该对象继续采用轻量锁;如果发现轻量锁已经被其他线程占有锁定,jvm会将轻量锁升级为重量锁。
C、偏向锁
偏向锁是比轻量锁更轻量的锁:当jvm发现当前程序是但线程运行时,变会对对象采取偏向锁,当然,一旦发现有synchronized多线程执行情形,jvm会把偏向锁上升为轻量锁。
2、synchronized如何实现
了解了上面提到的几个锁的概念后,理解synchronized实现原理就非常容易了。
在多线程环境下,对象对应的monitor管理着需要访问该对象的所有线程,monitor中会有个变量存储synchronized获取次数,在一个线程的中的某个synchronized代码块获取monitor之后,该变量数加一,对于synchronized嵌套情形一样如此:有多少个synchronized,对应的变量值就是多少,对于其他线程如果想获得monitor,必须等到当前占有monitor线程的所有synchronized块均执行完,每执行完一个synchronized块,标识变量值减一,变为0时,其他线程就可以开始抢锁了。
所以,所有的管理工作均由monitor完成,它是synchronized实现的核心。
3、其他知识的补充
A、自旋锁
上面提到,monitor在管理每个阻塞线程的时候,会把它们放进一个队列里面,这是针对非自旋锁,当monitor被设置为自旋锁锁时,线程不会被挂起放进队列,而是在做循环,直到获取monitor的访问权。所以自旋锁有什么存在必要呢?其实,线程的挂起和唤醒的调度过程是需要耗费cpu的,当线程持有锁的时间非常短时,我们没必要将等待线程挂起,这样会导致线程的频繁挂起和唤醒,浪费了cpu资源。当然,自旋锁中线程在做循环时肯定也会消耗资源的,所以如何选择还是要衡量调度线程花费大还是线程原地循环花费大。
另外,针对上面情形,还有一种锁叫做自适应自旋锁,它大概解决了上面提到的一些问题;
B、自适应自旋锁
自适应自旋锁其实就是在自旋锁的基础上加了个自旋数的计数:当循环了一定次数后,该线程还没有获取锁时,它就被丢进队列里挂起。
java线程总结--synchronized关键字,原理以及相关的锁的更多相关文章
- Java精通并发-synchronized关键字原理详解
关于synchronized关键字原理其实在当时JVM的学习[https://www.cnblogs.com/webor2006/p/9595300.html]中已经剖析过了,这里从研究并发专题的角度 ...
- java 线程及synchronized关键字
从本篇开始,我们将会逐渐总结关于java并发这一块的内容,也可以理解为是我的笔记,主要来自于一些博客和java书籍中的内容,所有的内容都是来自于他们之中并且加上了我自己的理解和认识. ...
- java线程总结3--synchronized关键字,原理以及相关的锁
在多线程编程中,synchronized关键字非常常见,当我们需要进行"同步"操作时,我们很多时候需要该该关键字对代码块或者方法进行锁定.被synchronized锁定的代码块,只 ...
- Java线程:概念与原理
Java线程:概念与原理 一.操作系统中线程和进程的概念 现在的操作系统是多任务操作系统.多线程是实现多任务的一种方式. 进程是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有自己独立的一块内存空间,一个进程 ...
- 深入理解Java并发之synchronized实现原理
深入理解Java类型信息(Class对象)与反射机制 深入理解Java枚举类型(enum) 深入理解Java注解类型(@Annotation) 深入理解Java类加载器(ClassLoader) 深入 ...
- Java线程:概念与原理(转)
一.操作系统中线程和进程的概念 现在的操作系统是多任务操作系统.多线程是实现多任务的一种方式. 进程是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有自己独立的一块内存空间,一个进程中可以启动多个线程.比如在 ...
- 巨人大哥谈Java中的Synchronized关键字用法
巨人大哥谈Java中的Synchronized关键字用法 认识synchronized 对于写多线程程序的人来说,经常碰到的就是并发问题,对于容易出现并发问题的地方价格synchronized基本上就 ...
- Java并发之synchronized关键字深度解析(二)
前言 本文继续[Java并发之synchronized关键字深度解析(一)]一文而来,着重介绍synchronized几种锁的特性. 一.对象头结构及锁状态标识 synchronized关键字是如何实 ...
- Java进阶1. Synchronized 关键字
Java进阶1. Synchronized 关键字 20131025 1.关于synchronized的简介: Synchronized 关键字代表对这个方法加锁,相当于不管那一个线程,运行到这个方法 ...
随机推荐
- Broken BST CodeForces - 797D
Broken BST CodeForces - 797D 题意:给定一棵任意的树,对树上所有结点的权值运行给定的算法(二叉查找树的查找算法)(treenode指根结点),问对于多少个权值这个算法会返回 ...
- (025)[系统故障]XP下禁止将串口设备识别成鼠标(转)
很多人都遇到过这种问题:Windows XP启动时将一台连续发送数据的串口设备识别成串口鼠标,自动安装了串口鼠标驱动,而设备因此无法正常工作,而光标则无规律地到处跑.对此问题,Internet上的方法 ...
- Myisamchk使用
Myisam损坏的情况: . 服务器突然断电导致数据文件损坏;强制关机,没有先关闭mysql 服务;mysqld 进程在写表时被杀掉.因为此时mysql可能正在刷新索引. . 磁盘损坏. . 服务器死 ...
- PowerShell~文件操作和对象遍历
ps提供了丰富的文件操作,如建立,删除,改名,移动,复制,文件夹建立,显示文件列表,同时对数组对象的遍历也很方便,如果在使用PS脚本时,希望现时传入参数,可以把参数声明为param,当然需要把它写在文 ...
- Apache下禁止使用IP直接访问本站的配置方法
现在管的严啊,上面要求不能使用IP直接访问服务器,把apache配置做下调整就行了.方法如下: 打开apache的配置文件 # vi /usr/local/apache2/conf/extra/htt ...
- redis过期事件
背景:目前在商城项目,订单有过期逻辑,小伙伴提议用redis做,经讨论分析,redis有key的过期事件,貌似可以实现,但是咨询大神,好像不建议这样用,可能会丢数据 随便写了段python代码测试 i ...
- 使用ant build build.xml报“includeantruntime was not set”警告及"Class not found: javac1.8"问题
问题1:ant编译build.xml报“includeantruntime was not set”警告. 警告详情: warning: 'includeantruntime' was not set ...
- hihocoder offer收割编程练习赛8 A 小Ho的强迫症
思路: 乱搞. 实现: #include <iostream> #include <cstdio> using namespace std; typedef long long ...
- Linux常用终端快捷键
UNIX程序员对键盘以及快捷键的设置都遵循一个标准:"手移动最少的距离,作更多的操作." 所有的类UNIX的终端上都有一些快捷键Ctrl+n = 下,Ctrl+b = 左,Ctrl ...
- JavaScript 字符串与数字的相互转换
js字符串转换成数字 js 字符串转换数字方法主要有三种:转换函数.强制类型转换.利用JS变量弱类型特点进行转换 1. 转换函数:js提供了parseInt()和parseFloat()两个转换函数. ...