2.2　Java中的synchronized同步鎖

導(dǎo)致線程安全問題的根本原因在于，存在多個線程同時操作一個共享資源，要想解決這個問題，就需要保證對共享資源訪問的獨占性，因此人們在Java中提供了synchronized關(guān)鍵字，我們稱之為同步鎖，它可以保證在同一時刻，只允許一個線程執(zhí)行某個方法或代碼塊。

synchronized同步鎖具有互斥性，這相當(dāng)于線程由并行執(zhí)行變成串行執(zhí)行，保證了線程的安全性，但是損失了性能。下面我們先來看一下synchronized的使用方法。

2.2.1　synchronized的使用方法

synchronized的使用方法比較簡單，修飾方式有如下兩種。

? 作用在方法級別，表示針對m1()方法加鎖，當(dāng)多個線程同時訪問m1()方法時，同一時刻只有一個線程能執(zhí)行。

? 作用在代碼塊級別，表示針對某一段線程不安全的代碼加鎖，只有訪問到synchronized(this)這行代碼時，才會去競爭鎖資源。

了解了synchronized的基本使用語法之后，我們來看如圖2-4所示的流程，它針對2.1節(jié)的案例增加了synchronized同步鎖之后的執(zhí)行流程。簡單地說，當(dāng)多個線程同時訪問加synchronized關(guān)鍵字修飾的方法時，需要先搶占一個鎖標(biāo)記，只有搶到鎖標(biāo)記的線程才有資格調(diào)用incr()方法。這就使得在同一時刻只有一個線程執(zhí)行i++操作，從而解決了原子性問題。

2.2.2　了解synchronized同步鎖的作用范圍

我們對一個方法增加synchronized關(guān)鍵字后，當(dāng)多個線程訪問該方法時，整個執(zhí)行過程會變成串行執(zhí)行，這種執(zhí)行方式很明顯會影響程序的性能，那么如何做好安全性及性能的平衡呢？

實際上，synchronized關(guān)鍵字只需要保護(hù)可能存在線程安全問題的代碼，因此，我們可以通過控制同步鎖的作用范圍來實現(xiàn)這個平衡機(jī)制。在synchronized中，提供了兩種鎖，一是類鎖，二是對象鎖。

類鎖

類鎖是全局鎖，當(dāng)多個線程調(diào)用不同對象實例的同步方法時會產(chǎn)生互斥，具體實現(xiàn)方式如下。

? 修飾靜態(tài)方法：

? 修飾代碼塊，synchronized中的鎖對象是類，也就是Lock.class。

下面這段程序使用類鎖來實現(xiàn)跨對象實例，從而實現(xiàn)互斥的功能。

? 該程序中定義了一個m1()方法，該方法中實現(xiàn)了一個循環(huán)打印當(dāng)前線程名稱的邏輯，并且這段邏輯是用類鎖來保護(hù)的。

? 在main()方法中定義了兩個SynchronizedExample對象實例se1和se2，又分別定義了兩個線程來調(diào)用這兩個實例的m1()方法。

根據(jù)類鎖的作用范圍可以知道，即便是多個對象實例，也能夠達(dá)到互斥的目的，因此最終輸出的結(jié)果是：哪個線程搶到了鎖，哪個線程就持續(xù)打印自己的線程名稱。

對象鎖

對象鎖是實例鎖，當(dāng)多個線程調(diào)用同一個對象實例的同步方法時會產(chǎn)生互斥，具體實現(xiàn)方式如下。

? 修飾普通方法：

? 修飾代碼塊，synchronized中的鎖對象是普通對象實例。

下面這段程序演示了對象鎖的使用方法，代碼如下。

我們先來看一下打印結(jié)果。

從以上結(jié)果中我們發(fā)現(xiàn)，對于幾乎相同的代碼，在使用對象鎖的情況下，當(dāng)兩個線程分別訪問兩個不同對象實例的m1()方法時，并沒有達(dá)到兩者互斥的目的，看起來似乎鎖沒有生效，實際上并不是鎖沒有生效，問題的根源在于synchronized(lock)中鎖對象lock的作用范圍過小。

Class是在JVM啟動過程中加載的，每個.class文件被裝載后會產(chǎn)生一個Class對象，Class對象在JVM進(jìn)程中是全局唯一的。通過static修飾的成員對象及方法的生命周期都屬于類級別，它們會隨著類的定義被分配和裝載到內(nèi)存，隨著類被卸載而回收。

實例對象的生命周期伴隨著實例對象的創(chuàng)建而開始，同時伴隨著實例對象的回收而結(jié)束。

因此，類鎖和對象鎖最大的區(qū)別是鎖對象lock的生命周期不同，如果要達(dá)到多個線程互斥，那么多個線程必須要競爭同一個對象鎖。

在上述代碼中，通過Object lock=new Object();構(gòu)建的鎖對象的生命周期是由Synchronized-ForObjectExample對象的實例來決定的，不同的SynchronizedForObjectExample實例會有不同的lock鎖對象，由于沒有形成競爭，所以不會實現(xiàn)互斥的效果。如果想要讓上述程序達(dá)到同步的目的，那么我們可以對lock鎖對象增加static關(guān)鍵字。