当前位置 博文首页 > YSOcean：Java关键字(八)——synchronized
synchronized 这个关键字，我相信对于并发编程有一定了解的人，一定会特别熟悉，对于一些可能在多线程环境下可能会有并发问题的代码，或者方法，直接加上synchronized，问题就搞定了。
但是用归用，你明白它为什么要这么用？为什么就能解决我们所说的线程安全问题？
下面，可乐将和大家一起深入的探讨这个关键字用法。
首先大家看一段代码，大家想想最后的打印count结果是多少？
1 package com.ys.algorithmproject.leetcode.demo.concurrency.synchronizedtest; 2 3 4 /** 5 * Create by ItCoke 6 */ 7 public class SynchronizedTest implements Runnable{ 8 9 public static int count = 0; 10 11 @Override 12 public void run() { 13 addCount(); 14 15 } 16 17 public void addCount(){ 18 int i = 0; 19 while (i++ < 100000) { 20 count++; 21 } 22 } 23 24 public static void main(String[] args) throws Exception{ 25 SynchronizedTest obj = new SynchronizedTest(); 26 Thread t1 = new Thread(obj); 27 Thread t2 = new Thread(obj); 28 t1.start(); 29 t2.start(); 30 t1.join(); 31 t2.join(); 32 System.out.println(count); 33 34 } 35 36 37 }
代码很简单，主线程中启动两个线程t1和t2，分别调用 addCount() 方法，将count的值都加100000，然后调用 join() 方法，表示主线程等待这两个线程执行完毕。最后打印 count 的值。
应该没有答案一定是 200000 的同学吧，很好，大家都具备一定的并发知识。
这题的答案是一定小于等于 200000，至于原因也很好分析，比如 t1线程获取count的值为0，然后执行了加1操作，但是还没来得及同步到主内存，这时候t2线程去获取主内存的count值，发现还是0，然后继续自己的加1操作。也就是t1和t2都执行了加1操作，但是最后count的值依然是1。
那么我们应该如何保证结果一定是 200000呢？答案就是用 synchronized。
直接上代码：
1 package com.ys.algorithmproject.leetcode.demo.concurrency.synchronizedtest; 2 3 4 /** 5 * Create by ItCoke 6 */ 7 public class SynchronizedTest implements Runnable{ 8 9 public static int count = 0; 10 11 private Object objMonitor = new Object(); 12 13 @Override 14 public void run() { 15 addCount(); 16 17 } 18 19 public void addCount(){ 20 synchronized (objMonitor){ 21 int i = 0; 22 while (i++ < 100000) { 23 count++; 24 } 25 } 26 27 } 28 29 public static void main(String[] args) throws Exception{ 30 SynchronizedTest obj = new SynchronizedTest(); 31 Thread t1 = new Thread(obj); 32 Thread t2 = new Thread(obj); 33 t1.start(); 34 t2.start(); 35 t1.join(); 36 t2.join(); 37 System.out.println(count); 38 39 } 40 41 42 }
我们在 addCount 方法体中增加了一个 synchronized 代码块，将里面的 while 循环包括在其中，保证同一时刻只能有一个线程进入这个循环去改变count的值。
1 package com.ys.algorithmproject.leetcode.demo.concurrency.synchronizedtest; 2 3 4 /** 5 * Create by ItCoke 6 */ 7 public class SynchronizedTest implements Runnable{ 8 9 public static int count = 0; 10 11 private Object objMonitor = new Object(); 12 13 @Override 14 public void run() { 15 addCount(); 16 17 } 18 19 public synchronized void addCount(){ 20 int i = 0; 21 while (i++ < 100000) { 22 count++; 23 } 24 25 } 26 27 public static void main(String[] args) throws Exception{ 28 SynchronizedTest obj = new SynchronizedTest(); 29 Thread t1 = new Thread(obj); 30 Thread t2 = new Thread(obj); 31 t1.start(); 32 t2.start(); 33 t1.join(); 34 t2.join(); 35 System.out.println(count); 36 37 } 38 39 40 }
对比上面修饰代码块，直接将 synchronized 加到 addCount 方法中，也能解决线程安全问题。
这个我们就不贴代码演示了，将 addCount() 声明为一个 static 修饰的方法，然后在加上 synchronized ，也能解决线程安全问题。
通过 synchronized 修饰的方法或代码块，能够同时保证这段代码的原子性、可见性和有序性，进而能够保证这段代码的线程安全。
比如通过 synchronized 修饰的代码块：
其中 objMonitor 表示锁对象（下文会介绍这个锁对象），只有获取到这个锁对象之后，才能执行里面的代码，执行完毕之后，在释放这个锁对象。那么同一时刻就会只有一个线程去执行这段代码，把多线程变成了单线程，当然不会存在并发问题了。
这个过程，大家可以想象在公司排队上厕所的情景。
对于原子性，由于同一时刻单线程操作，肯定能够保证原子性。
对于有序性，在JMM内存模型中的Happens-Before规定如下，所以也是能够保证有序性的。
程序的顺序性规则（Program Order Rule）：在一个线程内，按照控制流顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作。
最后对于可见性，JMM内存模型也规定了：
对一个变量执行unlock操作之前，必须先把此变量同步回主内存中（执行store、write操作）。
大家可能会奇怪，synchronized 并没有lock和unlock操作啊，怎么也能够保证可见性，大家不要急，其实JVM对于这个关键字已经隐式的实现了，下文看字节码会明白的。
大家要注意，我在通过synchronized修饰同步代码块时，使用了一个 Object 对象，名字叫 objMonitor。而对于修饰普通方法和静态方法时，只是在方法声明时说明了，并没有锁住什么对象，其实这三者都有各自的锁对象，只有获取了锁对象，线程才能进入执行里面的代码。
1、修饰代码块：锁定锁的是synchonized括号里配置的对象 2、修饰普通方法：锁定调用当前方法的this对象 3、修饰静态方法：锁定当前类的Class对象
多个线程之间，如果要通过 synchronized 保证线程安全，获取的要是同一把锁。如果多个线程多把锁，那么就会有线程安全问题。如下：
1 package com.ys.algorithmproject.leetcode.demo.concurrency.synchronizedtest; 2 3 4 /** 5 * Create by ItCoke 6 */ 7 public class SynchronizedTest implements Runnable{ 8 9 public static int count = 0; 10 11 12 13 @Override 14 public void run() { 15 addCount(); 16 17 } 18 19 public void addCount(){ 20 Object objMonitor = new Object(); 21 synchronized(objMonitor){ 22 int i = 0; 23 while (i++ < 100000) { 24 count++; 25 } 26 } 27 } 28 29 public static void main(String[] args) throws Exception{ 30 SynchronizedTest obj = new SynchronizedTest(); 31 Thread t1 = new Thread(obj); 32 Thread t2 = new Thread(obj); 33 t1.start(); 34 t2.start(); 35 t1.join(); 36 t2.join(); 37 System.out.println(count); 38 39 } 40 41 42 }
我们把原来的锁 objMonitor 对象从全局变量移到 addCount() 方法中，那么每个线程进入每次进入addCount() 方法都会新建一个 objMonitor 对象，也就是多个线程用多把锁，肯定会有线程安全问题。
可重入什么意思？字面意思就是一个线程获取到这个锁了，在未释放这把锁之前，还能进入获取锁，如下：
在 addCount() 方法的 synchronized 代码块中继续调用 printCount() 方法，里面也有一个 synchronized ，而且都是获取的同一把锁——objMonitor。
synchronized 是能够保证这段代码正确运行的。至于为什么具有这个特性，可以看下文的实现原理。
对于如下这段代码：
1 package com.ys.algorithmproject.leetcode.demo.concurrency.synchronizedtest; 2 3 /** 4 * Create by YSOcean 5 */ 6 public class SynchronizedByteClass { 7 Object objMonitor = new Object(); 8 9 public synchronized void method1(){ 10 System.out.println("Hello synchronized 1"); 11 } 12 13 public synchronized static void method2(){ 14 System.out.println("Hello synchronized 2"); 15 } 16 17 public void method3(){ 18 synchronized(objMonitor){ 19 System.out.println("Hello synchronized 2"); 20 } 21 22 } 23 24 public static void main(String[] args) { 25 26 } 27 }
我们可以通过两种方法查看其class文件的汇编代码。
①、IDEA下载 jclasslib 插件
然后点击 View——Show Bytecode With jclasslib
②、通过 javap 命令
javap -v 文件名（不要后缀）
注意：这里生成汇编的命令是根据编译之后的字节码文件（class文件），所以要先编译。
③、修饰代码块汇编代码
我们直接看method3() 的汇编代码：
对于上图出现的 monitorenter 和 monitorexit 指令，我们查看 JVM虚拟机规范：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html，可以看到对这两个指令的介绍。
下面我们说明一下这两个指令：
一、monitorenter
每个对象与一个监视器锁（monitor）关联。当monitor被占用时就会处于锁定状态，线程执行monitorenter指令时尝试获取monitor的所有权，过程如下：
1、如果 monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后将进入数设置为1，该线程即为monitor的所有者。
2、如果线程已经占有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数加1.
