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一个例子看懂Java中synchronized关键字到底怎么用

时间:2022-10-08 16:03:26       来源:转载
本篇文章给大家带来了关于java的相关知识,其中主要介绍了关于synchronized关键字的相关问题,包括了使用同步方法、使用同步语句或块以及什么是同步、为什么需要同步的相关内容,下面一起来看一下,希望对大家有帮助。


(资料图)

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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:

使用同步方法使用同步语句或块

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:

add()del()getValue()

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。

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