java的線程同步機制synchronized關鍵字的理解

線程同步：
       
        因爲同一進程的多個線程共享同一片存儲空間，在帶來方便的同時，也帶來了訪問衝突這個嚴重的問題。Java語言提供了專門機制以解決這種衝突，有效避免了同一個數據對象被多個線程同時訪問。

須要明確的幾個問題：

       1)synchronized關鍵字能夠做爲函數的修飾符，也可做爲函數內的語句，也就是平時說的同步方法和同步語句塊。若是 再細的分類，synchronized可做用於instance變量、object reference（對象引用）、static函數和class literals(類名稱字面常量)身上。
        2)不管synchronized關鍵字加在方法上仍是對象上，它取得的鎖都是對象，而不是把一段代碼或函數看成鎖――並且同步方法極可能還會被其餘線程的對象訪問。
        3)每一個對象只有一個鎖（lock）與之相關聯。
        4)實現同步是要很大的系統開銷做爲代價的，甚至可能形成死鎖，因此儘可能避免無謂的同步控制。

一、synchronized關鍵字的做用域有二種：

        1）是某個對象實例內，synchronized aMethod(){}能夠防止多個線程同時訪問這個對象的synchronized方法（若是一個對象有多個synchronized方法，只要一個線 程訪問了其中的一個synchronized方法，其它線程不能同時訪問這個對象中任何一個synchronized方法）。這時，不一樣的對象實例的 synchronized方法是不相干擾的。也就是說，其它線程照樣能夠同時訪問相同類的另外一個對象實例中的synchronized方法；

        2）是某個類的範圍，synchronized static aStaticMethod{}防止多個線程同時訪問這個類中的synchronized static 方法。它能夠對類的全部對象實例起做用。

        synchronized 方法控制對類成員變量的訪問：每一個類實例對應一把鎖，每一個 synchronized 方法都必須得到調用該方法的類實例的鎖方能執行，不然所屬線程阻塞，方法一旦執行，就獨佔該鎖，直到從該方法返回時纔將鎖釋放，此後被阻塞的線程方能得到 該鎖，從新進入可執行狀態。這種機制確保了同一時刻對於每個類實例，其全部聲明爲 synchronized 的成員函數中至多隻有一個處於可執行狀態（由於至多隻有一個可以得到該類實例對應的鎖），從而有效避免了類成員變量的訪問衝突（只要全部可能訪問類成員變 量的方法均被聲明爲 synchronized）。
　　
　　在 Java 中，不光是類實例，每個類也對應一把鎖，這樣咱們也可將類的靜態成員函數聲明爲 synchronized ，以控制其對類的靜態成員變量的訪問。
　　
　 　synchronized 方法的缺陷：同步方法，這時synchronized鎖定的是哪一個對象呢？它鎖定的是調用這個同步方法對象。也就是說，當一個對象 P1在不一樣的線程中執行這個同步方法時，它們之間會造成互斥，達到同步的效果。可是這個對象所屬的Class所產生的另外一對象P2卻能夠任意調用這個被加 了synchronized關鍵字的方法.同步方法實質是將synchronized做用於object reference。――那個拿到了P1對象鎖的線程，才能夠調用P1的同步方法，而對P2而言，P1這個鎖與它絕不相干，程序也可能在這種情形下襬脫同步機制的控制，形成數據混亂：（;若將一個大的方法聲明爲synchronized 將會大大影響效率，典型地，若將線程類的方法 run() 聲明爲 synchronized ，因爲在線程的整個生命期內它一直在運行，所以將致使它對本類任何 synchronized 方法的調用都永遠不會成功。固然咱們能夠經過將訪問類成員變量的代碼放到專門的方法中，將其聲明爲 synchronized ，並在主方法中調用來解決這一問題，可是 Java 爲咱們提供了更好的解決辦法，那就是 synchronized 塊。

 二、除了方法前用synchronized關鍵字，synchronized關鍵字還能夠用於方法中的某個區塊中，表示只對這個區塊的資源實行互斥訪問。用法是: synchronized(this){/*區塊*/}，它的做用域是當前對象。

        這時鎖就是對象，誰拿到這個鎖誰就能夠運行它所控制的那段代碼。當有一個明確的對象做爲鎖時，就能夠這樣寫程序，但當沒有明確的對象做爲鎖，只是想讓一段代碼同步時，能夠建立一個特殊的instance變量（它得是一個對象）來充當鎖：
class Foo implements Runnable
{
       private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance變量
    Public void methodA()
{
       synchronized(lock) { //… }
}
//…..
}
注：零長度的byte數組對象建立起來將比任何對象都經濟――查看編譯後的字節碼：生成零長度的byte[]對象只需3條操做碼，而Object lock = new Object()則須要7行操做碼。

3．將synchronized做用於static 函數，示例代碼以下：
      Class Foo 
{
public synchronized static void methodAAA()   // 同步的static 函數
{
//….
}
public void methodBBB()
{
       synchronized(Foo.class)   // class literal(類名稱字面常量)
}    }
       代碼中的methodBBB()方法是把class literal做爲鎖的狀況，它和同步的static函數產生的效果是同樣的，取得的鎖很特別，是當前調用這個方法的對象所屬的類（Class，而再也不是由這個Class產生的某個具體對象了）。

可 以推斷：若是一個類中定義了一個synchronized的static函數A，也定義了一個synchronized 的instance函數B，那麼這個類的同一對象Obj在多線程中分別訪問A和B兩個方法時，不會構成同步，由於它們的鎖都不同。B方法的鎖是Obj這 個對象，而B的鎖是Obj所屬的那個Class。

對共享資源的同步訪問更加安全的技巧：

        1） 定義private 的instance變量+它的 get方法，而不要定義public/protected的instance變量。若是將變量定義爲public，對象在外界能夠繞過同步方法的控制而直接取得它，並改動它。這也是JavaBean的標準實現方式之一。
        2）如 果instance變量是一個對象，如數組或ArrayList什麼的，那上述方法仍然不安全，由於當外界對象經過get方法拿到這個instance對 象的引用後，又將其指向另外一個對象，那麼這個private變量也就變了，豈不是很危險。 這個時候就須要將get方法也加上synchronized同步，而且，只返回這個private對象的clone()――這樣，調用端獲得的就是對象副 本的引用了。

補充：

synchronized關鍵字是不能繼承的，也就是說，基類的方法synchronized f(){} 在繼承類中並不自動是synchronized f(){}，而是變成了f(){}。繼承類須要你顯式的指定它的某個方法爲synchronized方法。