一個例子帶你看懂Java中synchronized關鍵字到底怎麼用

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前言

在平時開發中，synchronized關鍵字經常遇到，你知道synchronized怎麼用嗎？本文給大傢介紹一下。

我們有兩種方法使用同步：

  • 使用同步方法
  • 使用同步語句或塊

使用同步方法

要使方法同步，隻需將synchronized關鍵字添加到其聲明中：

public class SynchronizedDemo {

    private int i = 0;

    public synchronized void add() {
        i++;
    }

    public synchronized void del() {
        i--;
    }

    public synchronized int getValue() {
        return i;
    }
}

如上代碼顯示，一共有三個同步方法：

  • add()
  • del()
  • getValue()

每個方法同一個對象同一時刻隻會被調用一次，比如一個線程在調用add()時，其他線程都會被阻塞，直到第一個線程處理完add()方法。

使用同步語句或塊

    public void del(int value){

        synchronized(this){
            this.i -= value;
        }
    }

如上代碼，synchronized加在瞭一個{}代碼前，這個就代表是一個同步代碼塊。

以上就是synchronized關鍵字兩種使用方法，下面我們來簡單的介紹一下同步相關的概念。

什麼是同步？

同步是一個控制多個線程訪問任何共享資源的進程，可以避免不一致的結果。使用同步的主要目的是避免線程的不一致行為，防止線程幹擾。

在java中可以使用synchronized 關鍵字實現同步的效果，synchronized隻能應用於方法和塊，不能應用於變量和類。

為啥需要同步？

首先我們來看一段代碼：

public class SynchronizedDemo {

    int i;

    public void increment() {
        i++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
        synchronizedDemo.increment();
        System.out.println("計算值為：" + synchronizedDemo.i);
    }
}

每當調用increment()方法時計算值都會加1：

調用2次就會加2，調用3次就會加3，調用4次就會加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("計算值為：" + synchronizedDemo.i);
    }
}

現在我們擴展一下上面的例子，創建一個線程去調用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("計算值為：" + synchronizedDemo.i);
    }
}

此時計算的結果正如我們預料的那樣，結果為10.

這是單線程的情況，一切都是如此的美好，但是事實真的如此嗎？如果是多線程環境，會是什麼樣的？

下面我們來演示一下多線程的情況！

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("計算值為：" + synchronizedDemo.i);
    }
}

如上代碼，我們創建瞭兩個線程 thread1 和 thread2，每個線程調用1000次increment()，理論上最終打印的值應該是2000，因為thread1調用increment()1000次後值會變成1000，thread2調用increment()1000次後值會變成2000.

我們執行一下，看看結果：

結果和我們想的不一樣，小於2000，我們再執行一下：

結果還是小於2000.

這是為什麼呢？

因為多線程支持並行處理，因此，兩個線程總是有可能同時獲取計數器的值，因此都得到相同的計數器值，所以在這種情況下，不是遞增計數器的值兩次，隻增加一次。

那麼，如何避免這種情況呢？

使用 synchronized 關鍵字即可解決。

我們隻需要將increment()方法加上synchronized就可以瞭：

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("計算值為：" + synchronizedDemo.i);
    }
}

這個時候我們再執行一下：

可以看到，值為2000.

我們把計算次數提高到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("計算值為：" + synchronizedDemo.i);
    }
}

執行結果為：

可以看出，一個小小的synchronized竟然那麼簡單的就解決瞭這個問題。

這個背後的原理就是線程1執行increment()方法時，因為有synchronized，所以會自動將此方法加鎖，而此時隻有線程1擁有這把鎖，其他線程隻能等待，直到線程1釋放這把鎖，線程2才能參與調用。

同理，當線程2去調用increment()時，線程2拿到鎖，線程1進入等待，直到線程2釋放鎖，就這樣，直到計算完畢，在此過程中，不會出現計算錯誤的情況。

總結

  • synchronized 關鍵字是使塊或方法同步的唯一方法。
  • synchronized 關鍵字提供瞭鎖的特性，它確保線程之間不會出現競爭條件。被鎖定後，線程隻能從主存中讀取數據，讀取數據後，它會刷新寫操作，然後才能釋放鎖。
  • synchronized 關鍵字還有助於避免程序語句的重新排序。

到此這篇關於Java中synchronized關鍵字到底怎麼用的文章就介紹到這瞭,更多相關Java中synchronized關鍵字使用內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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