在平时开发中,synchronized 关键字经常遇到,你知道 synchronized 怎么用吗?本文给大家介绍一下。
我们有两种方法使用同步:
使用同步方法
要使方法同步,只需将 synchronized 关键字添加到其声明中:
public class SynchronizedDemo {
private int i = 0;
public synchronized void add() {
i++;
}
public synchronized void del() {
i--;
}
public synchronized int getValue() {
return i;
}
}
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如上代码显示,一共有三个同步方法:
每个方法同一个对象同一时刻只会被调用一次,比如一个线程在调用 add()时,其他线程都会被阻塞,直到第一个线程处理完 add()方法。
使用同步语句或块
public void del(int value){
synchronized(this){
this.i -= value;
}
}
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如上代码,synchronized 加在了一个{}代码前,这个就代表是一个同步代码块。
以上就是 synchronized 关键字两种使用方法,下面我们来简单的介绍一下同步相关的概念。
什么是同步?
同步是一个控制多个线程访问任何共享资源的进程,可以避免不一致的结果。使用同步的主要目的是避免线程的不一致行为,防止线程干扰。
在 java 中可以使用 synchronized 关键字实现同步的效果,synchronized 只能应用于方法和块,不能应用于变量和类。
为啥需要同步?
首先我们来看一段代码:
public class SynchronizedDemo {
int i;
public void increment() {
i++;
}
public static void main(String[] args) {
SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
synchronizedDemo.increment();
System.out.println("计算值为:" + synchronizedDemo.i);
}
}
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每当调用 increment()方法时计算值都会加 1:
调用 2 次就会加 2,调用 3 次就会加 3,调用 4 次就会加 4:
public class SynchronizedDemo {
int i;
public void increment() {
i++;
}
public static void main(String[] args) {
SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
synchronizedDemo.increment();
synchronizedDemo.increment();
synchronizedDemo.increment();
synchronizedDemo.increment();
System.out.println("计算值为:" + synchronizedDemo.i);
}
}
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现在我们扩展一下上面的例子,创建一个线程去调用 10 次 increment()方法:
public class SynchronizedDemo {
int i;
public void increment() {
i++;
}
public static void main(String[] args) {
SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
Thread thread = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
synchronizedDemo.increment();
}
});
thread.start();
try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("计算值为:" + synchronizedDemo.i);
}
}
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此时计算的结果正如我们预料的那样,结果为 10.
这是单线程的情况,一切都是如此的美好,但是事实真的如此吗?如果是多线程环境,会是什么样的?
下面我们来演示一下多线程的情况!
public class SynchronizedDemo {
int i;
public void increment() {
i++;
}
public static void main(String[] args) {
SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
synchronizedDemo.increment();
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
synchronizedDemo.increment();
}
});
thread1.start();
thread2.start();
try {
thread1.join();
thread2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("计算值为:" + synchronizedDemo.i);
}
}
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如上代码,我们创建了两个线程 thread1 和 thread2,每个线程调用 1000 次 increment(),理论上最终打印的值应该是 2000,因为 thread1 调用 increment()1000 次后值会变成 1000,thread2 调用 increment()1000 次后值会变成 2000.
我们执行一下,看看结果:
结果和我们想的不一样,小于 2000,我们再执行一下:
结果还是小于 2000.
这是为什么呢?
因为多线程支持并行处理,因此,两个线程总是有可能同时获取计数器的值,因此都得到相同的计数器值,所以在这种情况下,不是递增计数器的值两次,只增加一次。
那么,如何避免这种情况呢?
使用 synchronized 关键字即可解决。
我们只需要将 increment()方法加上 synchronized 就可以了:
public class SynchronizedDemo {
int i;
public synchronized void increment() {
i++;
}
public static void main(String[] args) {
SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
synchronizedDemo.increment();
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
synchronizedDemo.increment();
}
});
thread1.start();
thread2.start();
try {
thread1.join();
thread2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("计算值为:" + synchronizedDemo.i);
}
}
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这个时候我们再执行一下:
可以看到,值为 2000.
我们把计算次数提高到 10000 次:
public class SynchronizedDemo {
int i;
public synchronized void increment() {
i++;
}
public static void main(String[] args) {
SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
synchronizedDemo.increment();
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
synchronizedDemo.increment();
}
});
thread1.start();
thread2.start();
try {
thread1.join();
thread2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("计算值为:" + synchronizedDemo.i);
}
}
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执行结果为:
可以看出,一个小小的 synchronized 竟然那么简单的就解决了这个问题。
这个背后的原理就是线程 1 执行 increment()方法时,因为有 synchronized,所以会自动将此方法加锁,而此时只有线程 1 拥有这把锁,其他线程只能等待,直到线程 1 释放这把锁,线程 2 才能参与调用。
同理,当线程 2 去调用 increment()时,线程 2 拿到锁,线程 1 进入等待,直到线程 2 释放锁,就这样,直到计算完毕,在此过程中,不会出现计算错误的情况。
总结
synchronized 关键字是使块或方法同步的唯一方法。
synchronized 关键字提供了锁的特性,它确保线程之间不会出现竞争条件。被锁定后,线程只能从主存中读取数据,读取数据后,它会刷新写操作,然后才能释放锁。
synchronized 关键字还有助于避免程序语句的重新排序。
以上三个特性便是 synchronized 关键字的精华中的精华,请大家牢记!
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