【JavaEE】_synchronized关键字——监视器锁monitor lock

[1. synchronized的特性](#1. synchronized的特性)

[2. synchronized的使用](#2. synchronized的使用)

[3. Java标准库中的线程安全类](#3. Java标准库中的线程安全类)

1. synchronized的特性

（1）互斥：

前文已经介绍，某个线程执行到某个对象的synchronized中时，其他线程如果也执行到同一个对象，synchronized就会阻塞等待，进入synchronized修饰的代码块相当于加锁，退出synchronized修饰的代码块相当于解锁；

（2）刷新内存：

前文介绍内存可见性时已经提到：synchronized的工作过程是：

① 获得互斥锁，② 从内存拷贝变量的最新内存到寄存器，③ 执行代码，

④ 将更改后的共享变量的值刷新到寄存器，⑤ 释放互斥锁；

故而synchronized也可以保证内存的可见性；

（3）可重入：

同一个线程针对同一个锁连续加两次，如果出现了死锁就是不可重入，不会死锁就是可重入；

（3.1）死锁：

java 复制代码

class Counter{
    public int count=0;
    synchronized public void increase(){
        synchronized (this){
            count++;
        }
    }
}

外层先加了一次锁，内层又对同一对象再次加锁，此时由于外层锁需要执行完内部代码才能解锁，而内层锁需要等待已经先锁的外层锁解锁后才能执行，此时就会形成死锁；

（3.2）可重入锁：

为了解决这个问题，JVM内部将synchronized实现为可重入锁。

可重入锁会记录当前占用锁的线程以及加锁次数，线程a第一次加锁成功后，锁内部就会记录当前占用锁的线程为a，同时加锁次数为1，后续线程a再加锁时，进行的加锁操作就非真实的加锁操作而是一个伪加锁，是没有实质影响的，只是将加锁次数增加为2；

代码执行完毕解锁时，会将计数-1，当锁的计数减到0时，才会真的解锁；

可重入锁降低了程序员的编写负担，降低了使用成本，提高了开发效率，但同时由于需要维护锁所属的线程以及加减计数会降低运行效率，程序的开销也会更大；

（3.3）死锁的必要条件：

① 互斥使用：一个锁被一个线程占用后，其他线程就无法占用；

② 不可抢占：一个锁被一个线程占用后，其他线程不能抢占该锁；

③ 请求与保持：当一个线程占据了多把锁之后除非显式释放锁，否则这些锁始终被该线程持有；

（以上三条都是锁本身的特点）

④ 环路等待：等待关系成环；

在实际开发中需要避免死锁，关键还是从避免环路等待入手：

针对多把锁加锁时约定好固定的顺序，就可以避免等待关系成环；

但实际情况中很少出现一个线程套锁的问题；

2. synchronized的使用

使用synchronized的本质是修改了Object对象中"对象头"内的一个标记；

（1）直接修饰普通方法：此时锁对象是this：

java 复制代码

class Counter{
    public int count=0;
    synchronized public void increase(){
        count++;
    }
}

当两个线程同时对同一个对象进行加锁的时候才存在竞争；

（2）修饰一个代码块：需要显式指定锁对象：

java 复制代码

class Counter{
    public int count=0;
    public void increase(){
        synchronized (this){
            count++;
        }
    }

}
public class Demo1 {
    private static Counter counter = new Counter();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(()->{
           for(int i=0;i<50000;i++){
               counter.increase();
           }
        });
        Thread t2 = new Thread(()->{
           for(int i=0;i<50000;i++){
               counter.increase();
           }
        });
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println(counter.count);
    }
}

counter.increase()表示针对this对象进行加锁操作；

注：任何对象都可以进行加锁是java语言的特色；

（3）修饰一个静态方法：

静态方法其实就是类方法，普通方法就是实例方法；故而

synchronized修饰一个静态方法就相当于针对当前类的类对象加锁；

java 复制代码

class Counter{
    synchronized public static void func1(){
        
    }
    public static void fun2(){
        synchronized (Counter.class){
            
        }
    }
}

如在上文代码中，静态方法func1是表示为synchronized修饰的静态方法，其效果等效于静态方法func2；

注：（1）类对象就是运行程序时.class文件被加载到JVM内存中时的形态；

（2）使用synchronized很容易造成线程阻塞，一旦线程阻塞，此时放弃CPU，再次回到CPU的时间就不可控了，一旦代码中使用了synchronized，则"高性能"几乎无法实现；

3. Java标准库中的线程安全类

Java标准库中已经实现的类中有些是线程安全的，有些是线程不安全的：

线程不安全类：

①ArrayList ②LinkedList ③HashMap ④TreeMap ⑤HashSet ⑥TreeSet ⑦StringBuilder

线程安全类：

①Vector（不推荐） ②HashTable（不推荐）③ConcurrentHashMap ④StringBuffer ⑤String

注：（1）线程安全类由于一些关键方法都被synchronized修饰，保证了多线程环境下修改同一个对象不会出现线程不安全问题；

（2）String是线程安全类不是因为synchronized修饰，而是因为String是不可变对象，不存在多线程中修改造成的线程不安全问题；

同时请注意不可变对象与常量以及final没有必然联系：

不可变对象是指在该类中没有提供public的修改属性的方法，final修饰类表示类不可继承；