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原子性 - synchronized关键词

dotleo
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发布于 06/25 00:12
字数 1307
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原子性概念

原子性提供了程序的互斥操作,同一时刻只能有一个线程能对某块代码进行操作。

原子性的实现方式

在jdk中,原子性的实现方式主要分为:

  • synchronized:关键词,它依赖于JVM,保证了同一时刻只能有一个线程对作用对象作用范围内进行操作。
  • Lock:代码层面的锁,依赖CPU指令,主要实现类ReentrantLock,之后再说。
  • atomic包:该包中提供了一些可以保证原子操作的类。

注意上面加粗内容,比较关键,后面会有讲解,着重理解

从性能上看,上面三个逐优,但各自又有不同。

  • synchronized是不可中断锁,适合竞争不激烈,可读性比较好。
  • Lock是可中断锁,多样化同步,竞争激烈时能维持常态。
  • atomic竞争激烈时能维持常态,比Lock性能好,但只能同步一个值。

synchronized的四种用法

  • synchronized修饰的代码块,作用于调用的对象
  • synchronized修饰的方法,作用于调用的对象
  • synchronized修饰的静态方法,作用于这个类的所有对象
  • synchronized修饰的类,作用于这个类的所有对象

synchronized修饰的代码块和修饰的方法

package cn.com.dotleo.sync;


import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * Created by liufei on 2018/6/24.
 */
public class Sync1 {

    public void test1(int x) {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("["+ x + "]test1: " + i);
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        final Sync1 sync = new Sync1();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(new Runnable() {
            public void run() {
                sync.test1(1);
            }
        });

        executorService.execute(new Runnable() {
            public void run() {
                sync.test1(2);
            }
        });
    }
}

代码参见Sync1.java

上面代码中,主要体现了多线程下,同一个对象调用同步代码块。

运行结果:

[1]test1: 0
[1]test1: 1
[1]test1: 2
[1]test1: 3
[1]test1: 4
[1]test1: 5
[1]test1: 6
[1]test1: 7
[1]test1: 8
[1]test1: 9
[2]test1: 0
[2]test1: 1
[2]test1: 2
[2]test1: 3
[2]test1: 4
[2]test1: 5
[2]test1: 6
[2]test1: 7
[2]test1: 8
[2]test1: 9

由此结果可以看出,在多线程下,两个线程同时作用于一个对象时,该代码块被先抢到资源的进程执行结束后另一个线程才得以执行。

将主函数修改如下:


    public static void main(String[] args) {

        final Sync1 sync1 = new Sync1();
        final Sync1 syncNew = new Sync1();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(new Runnable() {
            public void run() {
                sync1.test1(1);
            }
        });
        executorService.execute(new Runnable() {
            public void run() {
                syncNew.test1(2);
            }
        });


    }

代码参见Sync1.java

[1]test1: 0
[2]test1: 0
[1]test1: 1
[2]test1: 1
[1]test1: 2
[2]test1: 2
[1]test1: 3
[2]test1: 3
[1]test1: 4
[2]test1: 4
[1]test1: 5
[2]test1: 5
[1]test1: 6
[2]test1: 6
[1]test1: 7
[2]test1: 7
[1]test1: 8
[2]test1: 8
[2]test1: 9
[1]test1: 9

从结果中可以看出,对于两个线程分别调用两个对象时,并没有锁的出现,线程交叉执行并输出。

同理,synchronized关键词修饰方法也是如此,这里不再演示,代码参见Sync2.java

因此我们可以看出:

  • synchronized修饰的代码块,作用于调用的对象
  • synchronized修饰的方法,作用于调用的对象

synchronized修饰的静态方法和类

修饰静态方法:

package cn.com.dotleo.sync;


import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * Created by liufei on 2018/6/24.
 */
public class Sync3 {

    public static synchronized void test3(int x) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("["+ x + "]test3: " + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        final Sync3 sync3 = new Sync3();
        final Sync3 syncNew = new Sync3();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(new Runnable() {
            public void run() {
                sync3.test3(1);
            }
        });
        executorService.execute(new Runnable() {
            public void run() {
                syncNew.test3(2);
            }
        });
    }
}

代码参见Sync3.java

关于synchronized修饰静态方法和类不再演示两个线程调用同一个对象,因为那样肯定是加锁的顺序输出。

[1]test3: 0
[1]test3: 1
[1]test3: 2
[1]test3: 3
[1]test3: 4
[1]test3: 5
[1]test3: 6
[1]test3: 7
[1]test3: 8
[1]test3: 9
[2]test3: 0
[2]test3: 1
[2]test3: 2
[2]test3: 3
[2]test3: 4
[2]test3: 5
[2]test3: 6
[2]test3: 7
[2]test3: 8
[2]test3: 9

修饰静态类:

package cn.com.dotleo.sync;


import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * Created by liufei on 2018/6/24.
 */
public class Sync4 {

    public static void test4(int x) {
        synchronized (Sync4.class) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("["+ x + "]test4: " + i);
            }
        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        final Sync4 sync4 = new Sync4();
        final Sync4 syncNew = new Sync4();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(new Runnable() {
            public void run() {
                sync4.test4(1);
            }
        });
        executorService.execute(new Runnable() {
            public void run() {
                syncNew.test4(2);
            }
        });
    }
}

代码参见Sync4.java

[1]test4: 0
[1]test4: 1
[1]test4: 2
[1]test4: 3
[1]test4: 4
[1]test4: 5
[1]test4: 6
[1]test4: 7
[1]test4: 8
[1]test4: 9
[2]test4: 0
[2]test4: 1
[2]test4: 2
[2]test4: 3
[2]test4: 4
[2]test4: 5
[2]test4: 6
[2]test4: 7
[2]test4: 8
[2]test4: 9

从上面的两个示例中都可以看出,在两个线程调用一个类的不同对象时,仍然能保证原子性。

由此可见:

  • synchronized修饰的静态方法,作用于这个类的所有对象
  • synchronized修饰的类,作用于这个类的所有对象

特别强调:

synchronized不是方法申明的一部分,如果子类继承了父类的synchronized方法,除非子类不会有synchronized修饰的。

© 著作权归作者所有

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