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原创
【Java并发编程系列3】synchronized

主要讲解synchronized的应用方式和内存语义。

前言

看这篇文章前，建议大家先看我前面的文章《Java并发编程系列1-基础知识》，否则里面的相关知识看不懂，特别是并发编程相关的可见性、有序性，以及内存模型JMM等。

在Java中，关键字synchronized可以保证在同一个时刻，只有一个线程可以执行某个方法或者某个代码块(主要是对方法或者代码块中存在共享数据的操作)，同时我们还应该注意到synchronized另外一个重要的作用，synchronized可保证一个线程的变化(主要是共享数据的变化)被其他线程所看到（保证可见性，完全可以替代Volatile功能）。

synchronized的三种应用方式

synchronized关键字最主要有以下3种应用方式，下面分别介绍：

  • 修饰实例方法，作用于当前实例加锁，进入同步代码前要获得当前实例的锁；
  • 修饰静态方法，作用于当前类对象加锁，进入同步代码前要获得当前类对象的锁；
  • 修饰代码块，指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。

synchronized作用于实例方法

所谓的实例对象锁就是用synchronized修饰实例对象中的实例方法，注意是实例方法不包括静态方法，如下：

public class AccountingSync implements Runnable {
    //共享资源(临界资源)
    static int i = 0;
    // synchronized 修饰实例方法
    public synchronized void increase() {
        i ++;
    }
    @Override
    public void run() {
        for(int j=0;j<1000000;j++){
            increase();
        }
    }
    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        AccountingSync instance = new AccountingSync();
        Thread t1 = new Thread(instance);
        Thread t2 = new Thread(instance);
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println("static, i output:" + i);
    }
}
/**
 * 输出结果:
 * static, i output:2000000
 */

如果在函数increase()前不加synchronized，因为i++不具备原子性，所以最终结果会小于2000000，具体分析可以参考文章《Java并发编程系列2-volatile》。下面这点非常重要：

一个对象只有一把锁，当一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程无法获取该对象的锁，所以无法访问该对象的其他synchronized实例方法，但是其他线程还是可以访问该实例对象的其他非synchronized方法。

但是一个线程 A 需要访问实例对象 obj1 的 synchronized 方法 f1(当前对象锁是obj1)，另一个线程 B 需要访问实例对象 obj2 的 synchronized 方法 f2(当前对象锁是obj2)，这样是允许的：

public class AccountingSyncBad implements Runnable {
    //共享资源(临界资源)
    static int i = 0;
    // synchronized 修饰实例方法
    public synchronized void increase() {
        i ++;
    }
    @Override
    public void run() {
        for(int j=0;j<1000000;j++){
            increase();
        }
    }
    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        // new 两个AccountingSync新实例
        Thread t1 = new Thread(new AccountingSyncBad());
        Thread t2 = new Thread(new AccountingSyncBad());
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println("static, i output:" + i);
    }
}
/**
 * 输出结果:
 * static, i output:1224617
 */

上述代码与前面不同的是我们同时创建了两个新实例AccountingSyncBad，然后启动两个不同的线程对共享变量i进行操作，但很遗憾操作结果是1224617而不是期望结果2000000，因为上述代码犯了严重的错误，虽然我们使用synchronized修饰了increase方法，但却new了两个不同的实例对象，这也就意味着存在着两个不同的实例对象锁，因此t1和t2都会进入各自的对象锁，也就是说t1和t2线程使用的是不同的锁，因此线程安全是无法保证的。

每个对象都有一个对象锁，不同的对象，他们的锁不会互相影响。

解决这种困境的的方式是将synchronized作用于静态的increase方法，这样的话，对象锁就当前类对象，由于无论创建多少个实例对象，但对于的类对象拥有只有一个，所有在这样的情况下对象锁就是唯一的。下面我们看看如何使用将synchronized作用于静态的increase方法。

synchronized作用于静态方法

当synchronized作用于静态方法时，其锁就是当前类的class锁，不属于某个对象。

当前类class锁被获取，不影响对象锁的获取，两者互不影响。

由于静态成员不专属于任何一个实例对象，是类成员，因此通过class对象锁可以控制静态成员的并发操作。需要注意的是如果一个线程A调用一个实例对象的非static synchronized方法，而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态synchronized方法，不会发生互斥现象，因为访问静态synchronized方法占用的锁是当前类的class对象，而访问非静态synchronized方法占用的锁是当前实例对象锁，看如下代码：

public class AccountingSyncClass implements Runnable {
    static int i = 0;
    /**
     * 作用于静态方法,锁是当前c

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