剑指Offer(锁)——synchronized的基本使用方法

到了并发模块，就不得不介绍一下Synchronized和ReentrantLock等等方面，锁的知识。

针对于互斥锁，我们先来介绍一下引发线程安全问题的主要诱因是什么？

存在共享数据（也称临界资源）。
存在多条线程共同操作共享数据。

而解决上面提到的问题的解决方法就是：同一时刻有且只有一个线程在操作共享数据，其他线程必须等到该线程处理完数据后再对共享数据进行操作。

为了能让我们的解决方法得以实现，就引入了互斥锁。

互斥锁有以下几个特性

互斥性

也就是让同一时间只让一个线程持有某个对象锁，通过这种特性来实现多线程的协调机制，这样在同一时间只有一个线程对需要同步的代码块（复合操作）进行访问。互斥性，也被称作为原子性。

可见性

我们必须保证在锁释放之前，对共享变量所做的修改，对于随后获得该锁的另一个线程是可见的（即在获得锁的时候获得最新共享变量的值），否则另一个线程可能是在本地缓存的某个副本上继续操作，从而引发不一致。

但是我们必须明确一点，Synchronized锁住的不是普通的代码，而是对象。

前面学习jvm的时候，我们知道，堆是线程共享的，也是我们经常会操作的地带，所以，给一个对象去上合适锁，是解决线程问题的关键。

而根据获取锁的分类，又可以分为两类：

获取对象锁

获取对象锁的两种用法：

①同步代码块

synchronized(this),synchronized(实例),而我们所说的“锁”，也就是小括号内的实例对象。

②同步非静态方法

synchronized(method)，这里的锁指的是当前对象的实例对象。

下面也是举一个例子来说明：

package thread;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class SyncThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        /**
         * 按照不同线程的名字执行不同的方法
         */
        if (threadName.startsWith("A")) {
            async();
        } else if (threadName.startsWith("B")) {
            syncObjectBlock1();
        } else if (threadName.startsWith("C")) {
            syncObjectMethod1();
        }
    }

    /**
     * 异步方法：打印当前时间，和1s之后的时间
     */
    private void async() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Async_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Async_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 方法中有 synchronized(this|object) {} 同步代码块
     */
    private void syncObjectBlock1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncObjectBlock1: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        synchronized (this) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncObjectBlock1_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncObjectBlock1_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * synchronized 修饰非静态方法
     */
    private synchronized void syncObjectMethod1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncObjectMethod1: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncObjectMethod1_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncObjectMethod1_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

输出如下：

我们先来看上面的A线程去执行async()方法的结果：

由于async方法本身和内部属性都没有被synchronized包裹，所以可以正常执行。

然后再来看看B线程执行的情况

在B线程执行的方法里，我们发现一个很有意思的事情，如果我们使用this锁，那被this锁包裹着的就能按照顺序去访问执行，而没有使用this锁的，就会异步正常执行。

再来看看C线程执行的方法，它使用的是用synchronized来修饰一个方法：

于是我们发现，被synchronized包裹起来的整个方法，都是只能允许一次性让一个线程去访问的。

获取类锁

获取类锁的两种用法：

① 同步代码块（synchronized(类.class)），锁是小括号()中的类对象(class 对象)
② 同步静态方法(synchronized static method) ，锁是当前对象的类对象(class 对象)

也是举一个例子来说明

package thread;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class SyncThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        if (threadName.startsWith("D")) {
            syncClassBlock1();
        } else if (threadName.startsWith("E")) {
            syncClassMethod1();
        }

    }


    private void syncClassBlock1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncClassBlock1: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        synchronized (SyncThread.class) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncClassBlock1_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncClassBlock1_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private synchronized static void syncClassMethod1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncClassMethod1: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncClassMethod1_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_SyncClassMethod1_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}