07.synchronized都问啥?

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如果Java面试有什么是必问的,synchronized必定占据一席之地。初出茅庐时synchronized的用法,成长后synchronized的原理,可谓是Java工程师的“一生之敌”。

synchronized都问啥?

按照惯例,先来看synchronized的常见问题:

07.synchronized都问啥?插图

根据统计数据可以总结出synchronized的5大考点:

  • synchronized的使用方式:

    • synchronized是什么?
    • synchronized怎么用?
    • 不同用法都有什么效果?
  • synchronized的实现原理:

    • synchronized的特性是如何实现的?
    • synchronized锁升级的原理。

今天我们先来看synchronized的基础部分。

synchronized是什么?

synchronized是Java中的关键字,提供了原生同步机制,实现互斥语义和可见性保证,通常称为互斥锁

  • 互斥指的是,当线程获取到锁后,其它试图获取锁的线程只能阻塞;
  • 可见性指的是,synchronized修饰的语句内修改共享变量可以立即被其它线程获取。

互斥就意味着,同一时间只有一个线程执行synchronized修饰的代码,那么:

  • 无论怎么重排序,都会遵循as-if-serial语义,因此synchronized中不存在有序性问题;
  • 不主动释放锁,其他线程无法执行synchronized中代码,无需考虑原子性问题。

因此synchronized互斥就代表了对有序性问题和原子性问题的保证。不过前提是JSR-133中反复提到的correctly synchronized(正确的同步),举个例子:

public class IncorrectlySynchronized {

    private Integer count = 0;

    public  void add() {
        synchronized (count) {
            count++;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        IncorrectlySynchronized incorrectlySynchronized = new IncorrectlySynchronized();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i  {
            for (int i = 0; i 

看似该加synchronized的地方都加了,但是结果却会出乎意料,这就典型的错误同步的例子。

synchronized锁什么?

既然是锁,那么synchronized锁的是什么呢?

《The Java Language Specification》中描述(节选)到:

Each object in Java is associated with a monitor, which a thread can lock or unlock.
The synchronized statement computes a reference to an object; it then attempts to perform a lock action on that object's monitor and does not proceed further until the lock action has successfully completed.

Java中每个对象都与一个监视器关联,线程可以锁定或者解锁该监视器。synchronized语句尝试锁定与对象关联的监视器,锁定成功后才可以继续执行

通常,我们将synchronized锁定与对象关联的监视器理解为synchronized锁定对象本身

在我们知道synchronized锁什么后,再去看用法,很多内容就会一目了然了。

synchronized怎么用?

作为关键字,synchronized有两种用法:

  • 修饰代码块
  • 修饰方法

    • 修饰成员方法
    • 修饰静态方法

之前有个同事特别迷信“背技术”,为了区分不同用法的效果,背了某机构的“线程八锁”,但每过一段时间就会忘记。

其实,知道了synchronized锁什么,不同用法的效果自然就出来了,看一个例子:

public class SynchronizedDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
        Thread t1 = new Thread(synchronizedDemo::lockMemberMethod1);
        Thread t2 = new Thread(synchronizedDemo::lockMemberMethod2);
        t1.start();
        // 确保t1先执行
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        t2.start();
    }

    private synchronized void lockMemberMethod1() {
        System.out.println("方法1");
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private synchronized void lockMemberMethod2() {
        System.out.println("方法2");
    }
}

通过实例变量调用成员方法时,会隐式的传递this。这个例子中,t1和t2想锁定的监视器是谁的?synchronizedDemo对象的。t1先获取到,那么t2只能等待t1释放后再获取了。

那此时的锁定范围是什么?synchronizedDemo对象。

修改下代码:

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
    SynchronizedDemo synchronizedDemo2 = new SynchronizedDemo();
    Thread t1 = new Thread(synchronizedDemo::lockMemberMethod1);
    Thread t2 = new Thread(synchronizedDemo2::lockMemberMethod2);
    t1.start();
    t2.start();
}

t2不再争夺synchronizedDemo而是争夺synchronizedDemo2,结果上也能看出t1和t2之间不存在竞争关系。

那么使用synchronized修饰静态方法和代码块是什么效果呢?

private static synchronized void lockStaticMethod() {
    System.out.println("静态方法!"); 
}

private void lockCodeBlock(int count) {
    synchronized (this) {
        System.out.println("成员方法的代码块!");
    }
}

使用synchronized修饰静态方法,锁定的对象是SynchronizedDemo.class。所有SynchronizedDemo的实例对象共用同一个SynchronizedDemo.class,同一时间不同变量,只有一个线程可以执行lockStaticMethod方法。

至于synchronized修饰代码块,就比较灵活了,括号中是谁就锁定谁。如果是this就锁定实例变量,如果是SynchronizedDemo.class效果就和修饰静态方法一样。

至于前面错误的同步的例子,它的问题是count对象在不断变化(Integer实现相关)的,因此synchronized锁定的并不是同一个对象。

结语

今天的内容非常基础,难度也不大。

重点可以放在synchronized锁什么的部分,以及是如何推导出synchronized不同用法产生的不同效果的。这样的方式更接近于问题的本质,也能更好的举一反三,而不是死记硬背“线程八锁”这种东西。


好了,今天就到这里了,Bye~~

文章来源于互联网:07.synchronized都问啥?

THE END
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