一个例子带你看懂Java中synchronized关键字到底怎么用

前言

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;
    }
}

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;
        }
    }

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);
    }
}

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);
    }
}

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);
    }
}

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);
    }
}

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);
    }
}

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);
    }
}

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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