java并发中的Synchronized关键词

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为什么要同步
Synchronized关键词
- Synchronized Instance Methods
- Synchronized Static Methods
- Synchronized Blocks

如果在多线程的环境中，我们经常会遇到资源竞争的情况，比如多个线程要去同时修改同一个共享变量，这时候，就需要对资源的访问方法进行一定的处理，保证同一时间只有一个线程访问。

java提供了synchronized关键字，方便我们实现上述操作。

为什么要同步

我们举个例子，我们创建一个类，提供了一个setSum的方法：


public class SynchronizedMethods {private int sum = 0;public void calculate() {setSum(getSum() + 1);}
}

如果我们在多线程的环境中调用这个calculate方法：

    @Testpublic void givenMultiThread_whenNonSyncMethod() throws InterruptedException {ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);SynchronizedMethods summation = new SynchronizedMethods();IntStream.range(0, 1000).forEach(count -> service.submit(summation::calculate));service.shutdown();service.awaitTermination(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);assertEquals(1000, summation.getSum());}

按照上面的方法，我们预计要返回1000，但是实际上基本不可能得到1000这个值，因为在多线程环境中，对同一个资源进行同时操作带来的不利影响。

那我们怎么才能够建线程安全的环境呢？

Synchronized关键词

java提供了多种线程安全的方法，本文主要讲解Synchronized关键词，Synchronized关键词可以有很多种形式：

Instance methods
Static methods
Code blocks

当我们使用synchronized时，java会在相应的对象上加锁，从而在同一个对象等待锁的方法都必须顺序执行，从而保证了线程的安全。

Synchronized Instance Methods

Synchronized关键词可以放在实例方法的前面：

    public synchronized void synchronisedCalculate() {setSum(getSum() + 1);}

看下调用结果：

@Test
public void givenMultiThread_whenMethodSync() {ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);SynchronizedMethods method = new SynchronizedMethods();IntStream.range(0, 1000).forEach(count -> service.submit(method::synchronisedCalculate));service.awaitTermination(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);assertEquals(1000, method.getSum());
}

这里synchronized将会锁住该方法的实例对象，多个线程中只有获得该实例对象锁的线程才能够执行。

Synchronized Static Methods

Synchronized关键词也可以用在static方法前面：

    public static synchronized void syncStaticCalculate() {staticSum = staticSum + 1;}

Synchronized放在static方法前面和实例方法前面锁住的对象不同。放在static方法前面锁住的对象是这个Class本身，因为一个Class在JVM中只会存在一个，所以不管有多少该Class的实例，在同一时刻只会有一个线程可以执行该放方法。

    @Testpublic void givenMultiThread_whenStaticSyncMethod() throws InterruptedException {ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();IntStream.range(0, 1000).forEach(count ->service.submit(SynchronizedMethods::syncStaticCalculate));service.shutdown();service.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);assertEquals(1000, SynchronizedMethods.staticSum);}

Synchronized Blocks

有时候，我们可能不需要Synchronize整个方法，而是同步其中的一部分，这时候，我们可以使用Synchronized Blocks：

    public void performSynchronizedTask() {synchronized (this) {setSum(getSum() + 1);}}

我们看下怎么测试：

    @Testpublic void givenMultiThread_whenBlockSync() throws InterruptedException {ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);SynchronizedMethods synchronizedBlocks = new SynchronizedMethods();IntStream.range(0, 1000).forEach(count ->service.submit(synchronizedBlocks::performSynchronizedTask));service.shutdown();service.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);assertEquals(1000, synchronizedBlocks.getSum());}

上面我们同步的是实例，如果在静态方法中，我们也可以同步class：

    public static void performStaticSyncTask(){synchronized (SynchronizedMethods.class) {staticSum = staticSum + 1;}}

我们看下怎么测试：

    @Testpublic void givenMultiThread_whenStaticSyncBlock() throws InterruptedException {ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();IntStream.range(0, 1000).forEach(count ->service.submit(SynchronizedMethods::performStaticSyncTask));service.shutdown();service.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);assertEquals(1000, SynchronizedMethods.staticSum);}

本文的例子可以参考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/Synchronized

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更多内存可以参考http://www.flydean.com/java-concurrent-synchronized/