Java多線程訪問Synchronized同步方法的使用場景

這篇文章主要講解了“Java多線程訪問Synchronized同步方法的使用場景”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Java多線程訪問Synchronized同步方法的使用場景”吧！

簡介

本文將介紹7種同步方法的訪問場景，我們來看看這七種情況下，多線程訪問同步方法是否還是線程安全的。這些場景是多線程編程中經常遇到的，而且也是面試時高頻被問到的問題，所以不管是理論還是實踐，這些都是多線程場景必須要掌握的場景。

八種使用場景：

接下來，我們來通過代碼實現，分別判斷以下場景是不是線程安全的，以及原因是什么。

1. 兩個線程同時訪問同一個對象的同步方法

2. 兩個線程同時訪問兩個對象的同步方法

3. 兩個線程同時訪問（一個或兩個）對象的靜態同步方法

4. 兩個線程分別同時訪問（一個或兩個）對象的同步方法和非同步方法

5. 兩個線程訪問同一個對象中的同步方法，同步方法又調用一個非同步方法

6. 兩個線程同時訪問同一個對象的不同的同步方法

7. 兩個線程分別同時訪問靜態synchronized和非靜態synchronized方法

8. 同步方法拋出異常后，JVM會自動釋放鎖的情況

場景一：兩個線程同時訪問同一個對象的同步方法

分析：這種情況是經典的對象鎖中的方法鎖，兩個線程爭奪同一個對象鎖，所以會相互等待，是線程安全的。

兩個線程同時訪問同一個對象的同步方法，是線程安全的。
1

我們在前文中已經講過了。代碼和詳細講解在《Java中synchronized實現對象鎖的兩種方式及原理解析》中的第二部分《方法鎖》中，在此就不再重述了。

場景二：兩個線程同時訪問兩個對象的同步方法

這種場景就是對象鎖失效的場景，原因出在訪問的是兩個對象的同步方法，那么這兩個線程分別持有的兩個線程的鎖，所以是互相不會受限的。加鎖的目的是為了讓多個線程競爭同一把鎖，而這種情況多個線程之間不再競爭同一把鎖，而是分別持有一把鎖，所以我們的結論是：

兩個線程同時訪問兩個對象的同步方法，是線程不安全的。
1

代碼驗證：

public class Condition2 implements Runnable {
    // 創建兩個不同的對象
 static Condition2 instance1 = new Condition2();
 static Condition2 instance2 = new Condition2();

 @Override
 public void run() {
  method();
 }

 private synchronized void method() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，運行結束");
 }

 public static void main(String[] args) {
  Thread thread1 = new Thread(instance1);
  Thread thread2 = new Thread(instance2);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("測試結束");
 }
}
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運行結果：

兩個線程是并行執行的，所以線程不安全。

關注公眾號：程序員白楠楠，領取2020年末總結面試題

線程名：Thread-0，運行開始
線程名：Thread-1，運行開始
線程：Thread-0，運行結束
線程：Thread-1，運行結束
測試結束
12345

代碼分析：

「問題在此：」兩個線程（thread1、thread2），訪問兩個對象（instance1、instance2）的同步方法（method()）,兩個線程都有各自的鎖，不能形成兩個線程競爭一把鎖的局勢，所以這時，synchronized修飾的方法method()和不用synchronized修飾的效果一樣（不信去把synchronized關鍵字去掉，運行結果一樣），所以此時的method()只是個普通方法。

「如何解決這個問題：」若要使鎖生效，只需將method()方法用static修飾，這樣就形成了類鎖，多個實例（instance1、instance2）共同競爭一把類鎖，就可以使兩個線程串行執行了。這也就是下一個場景要講的內容。

場景三：兩個線程同時訪問（一個或兩個）對象的靜態同步方法

這個場景解決的是場景二中出現的線程不安全問題，即用類鎖實現：

兩個線程同時訪問（一個或兩個）對象的靜態同步方法，是線程安全的。
1

關于此方法的代碼實現和詳細講解，參考文章《Java中synchronized實現類鎖的兩種方式及原理解析》中的第二部分《靜態方法鎖的方式實現類鎖》，在此不再重述。

場景四：兩個線程分別同時訪問（一個或兩個）對象的同步方法和非同步方法

這個場景是兩個線程其中一個訪問同步方法，另一個訪問非同步方法，此時程序會不會串行執行呢，也就是說是不是線程安全的呢？我們可以確定是線程不安全的，如果方法不加synchronized都是安全的，那就不需要同步方法了。驗證下我們的結論：

兩個線程分別同時訪問（一個或兩個）對象的同步方法和非同步方法，是線程不安全的。
1
public class Condition4 implements Runnable {

 static Condition4 instance = new Condition4();

 @Override
 public void run() {
  //兩個線程訪問同步方法和非同步方法
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //線程0,執行同步方法method0()
   method0();
  }
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-1")) {
   //線程1,執行非同步方法method1()
   method1();
  }
 }
    
    // 同步方法
 private synchronized void method0() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法，運行結束");
 }
    
    // 普通方法
 private void method1() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，普通方法，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，普通方法，運行結束");
 }

 public static void main(String[] args) {
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("測試結束");
 }

}
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運行結果：

兩個線程是并行執行的，所以是線程不安全的。

線程名：Thread-0，同步方法，運行開始
線程名：Thread-1，普通方法，運行開始
線程：Thread-0，同步方法，運行結束
線程：Thread-1，普通方法，運行結束
測試結束
12345

結果分析

「問題在于此：」 method1沒有被synchronized修飾，所以不會受到鎖的影響。即便是在同一個對象中，當然在多個實例中，更不會被鎖影響了。結論：

非同步方法不受其它由synchronized修飾的同步方法影響
1

你可能想到一個類似場景：多個線程訪問同一個對象中的同步方法，同步方法又調用一個非同步方法，這個場景會是線程安全的嗎？

場景五：兩個線程訪問同一個對象中的同步方法，同步方法又調用一個非同步方法

我們來實驗下這個場景，用兩個線程調用同步方法，在同步方法中調用普通方法；再用一個線程直接調用普通方法，看看是否是線程安全的？

public class Condition8 implements Runnable {

 static Condition8 instance = new Condition8();

 @Override
 public void run() {
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //直接調用普通方法
   method2();
  } else {
   // 先調用同步方法，在同步方法內調用普通方法
   method1();
  }
 }

 // 同步方法
 private static synchronized void method1() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(2000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法，運行結束,開始調用普通方法");
  method2();
 }

 // 普通方法
 private static void method2() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，普通方法，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，普通方法，運行結束");
 }

 public static void main(String[] args) {
  // 此線程直接調用普通方法
  Thread thread0 = new Thread(instance);
  // 這兩個線程直接調用同步方法
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread0.start();
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread0.isAlive() || thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("測試結束");
 }

}
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運行結果：

線程名：Thread-0，普通方法，運行開始
線程名：Thread-1，同步方法，運行開始
線程：Thread-1，同步方法，運行結束,開始調用普通方法
線程名：Thread-1，普通方法，運行開始
線程：Thread-0，普通方法，運行結束
線程：Thread-1，普通方法，運行結束
線程名：Thread-2，同步方法，運行開始
線程：Thread-2，同步方法，運行結束,開始調用普通方法
線程名：Thread-2，普通方法，運行開始
線程：Thread-2，普通方法，運行結束
測試結束
1234567891011

結果分析：

我們可以看出，普通方法被兩個線程并行執行，不是線程安全的。這是為什么呢？

因為如果非同步方法，有任何其他線程直接調用，而不是僅在調用同步方法時，才調用非同步方法，此時會出現多個線程并行執行非同步方法的情況，線程就不安全了。

對于同步方法中調用非同步方法時，要想保證線程安全，就必須保證非同步方法的入口，僅出現在同步方法中。但這種控制方式不夠優雅，若被不明情況的人直接調用非同步方法，就會導致原有的線程同步不再安全。所以不推薦大家在項目中這樣使用，但我們要理解這種情況，并且我們要用語義明確的、讓人一看就知道這是同步方法的方式，來處理線程安全的問題。

所以，最簡單的方式，是在非同步方法上，也加上synchronized關鍵字，使其變成一個同步方法，這樣就變成了《場景五：兩個線程同時訪問同一個對象的不同的同步方法》，這種場景下，大家就很清楚的看到，同一個對象中的兩個同步方法，不管哪個線程調用，都是線程安全的了。

所以結論是：

兩個線程訪問同一個對象中的同步方法，同步方法又調用一個非同步方法，僅在沒有其他線程直接調用非同步方法的情況下，是線程安全的。若有其他線程直接調用非同步方法，則是線程不安全的。
1

場景六：兩個線程同時訪問同一個對象的不同的同步方法

這個場景也是在探討對象鎖的作用范圍，對象鎖的作用范圍是對象中的所有同步方法。所以，當訪問同一個對象中的多個同步方法時，結論是：

兩個線程同時訪問同一個對象的不同的同步方法時，是線程安全的。
1
public class Condition5 implements Runnable {
 static Condition5 instance = new Condition5();

 @Override
 public void run() {
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //線程0,執行同步方法method0()
   method0();
  }
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-1")) {
   //線程1,執行同步方法method1()
   method1();
  }
 }

 private synchronized void method0() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法0，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法0，運行結束");
 }

 private synchronized void method1() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法1，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法1，運行結束");
 }

 //運行結果:串行
 public static void main(String[] args) {
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("測試結束");
 }
}
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運行結果：

是線程安全的。

線程名：Thread-1，同步方法1，運行開始
線程：Thread-1，同步方法1，運行結束
線程名：Thread-0，同步方法0，運行開始
線程：Thread-0，同步方法0，運行結束
測試結束
12345

結果分析：

兩個方法（method0()和method1()）的synchronized修飾符，雖沒有指定鎖對象，但默認鎖對象為this對象為鎖對象， 所以對于同一個實例（instance），兩個線程拿到的鎖是同一把鎖，此時同步方法會串行執行。這也是synchronized關鍵字的可重入性的一種體現。

場景七：兩個線程分別同時訪問靜態synchronized和非靜態synchronized方法

這種場景的本質也是在探討兩個線程獲取的是不是同一把鎖的問題。靜態synchronized方法屬于類鎖，鎖對象是（*.class）對象，非靜態synchronized方法屬于對象鎖中的方法鎖，鎖對象是this對象。兩個線程拿到的是不同的鎖，自然不會相互影響。結論：

兩個線程分別同時訪問靜態synchronized和非靜態synchronized方法，線程不安全。
1

代碼實現：

public class Condition6 implements Runnable {
 static Condition6 instance = new Condition6();

 @Override
 public void run() {
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //線程0,執行靜態同步方法method0()
   method0();
  }
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-1")) {
   //線程1,執行非靜態同步方法method1()
   method1();
  }
 }

 // 重點：用static synchronized 修飾的方法，屬于類鎖，鎖對象為（*.class）對象。
 private static synchronized void method0() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，靜態同步方法0，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，靜態同步方法0，運行結束");
 }

 // 重點：synchronized 修飾的方法，屬于方法鎖，鎖對象為（this）對象。
 private synchronized void method1() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，非靜態同步方法1，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，非靜態同步方法1，運行結束");
 }

 //運行結果:并行
 public static void main(String[] args) {
  //問題原因： 線程1的鎖是類鎖（*.class）對象，線程2的鎖是方法鎖（this）對象,兩個線程的鎖不一樣，自然不會互相影響，所以會并行執行。
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("測試結束");
 }
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運行結果：

線程名：Thread-0，靜態同步方法0，運行開始
線程名：Thread-1，非靜態同步方法1，運行開始
線程：Thread-1，非靜態同步方法1，運行結束
線程：Thread-0，靜態同步方法0，運行結束
測試結束
12345

場景八：同步方法拋出異常后，JVM會自動釋放鎖的情況

本場景探討的是synchronized釋放鎖的場景：

只有當同步方法執行完或執行時拋出異常這兩種情況，才會釋放鎖。
1

所以，在一個線程的同步方法中出現異常的時候，會釋放鎖，另一個線程得到鎖，繼續執行。而不會出現一個線程拋出異常后，另一個線程一直等待獲取鎖的情況。這是因為JVM在同步方法拋出異常的時候，會自動釋放鎖對象。

代碼實現：

public class Condition7 implements Runnable {

 private static Condition7 instance = new Condition7();

 @Override
 public void run() {
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //線程0,執行拋異常方法method0()
   method0();
  }
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-1")) {
   //線程1,執行正常方法method1()
   method1();
  }
 }

 private synchronized void method0() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  //同步方法中，當拋出異常時，JVM會自動釋放鎖，不需要手動釋放，其他線程即可獲取到該鎖
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，拋出異常，釋放鎖");
  throw new RuntimeException();

 }

 private synchronized void method1() {
  System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，運行開始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "，運行結束");
 }

 public static void main(String[] args) {
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("測試結束");
 }

}
1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950

運行結果：

線程名：Thread-0，運行開始
線程名：Thread-0，拋出異常，釋放鎖
線程名：Thread-1，運行開始
Exception in thread "Thread-0" java.lang.RuntimeException
 at com.study.synchronize.conditions.Condition7.method0(Condition7.java:34)
 at com.study.synchronize.conditions.Condition7.run(Condition7.java:17)
 at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
線程：Thread-1，運行結束
測試結束
123456789

結果分析：

可以看出線程還是串行執行的，說明是線程安全的。而且出現異常后，不會造成死鎖現象，JVM會自動釋放出現異常線程的鎖對象，其他線程獲取鎖繼續執行。

感謝各位的閱讀，以上就是“Java多線程訪問Synchronized同步方法的使用場景”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Java多線程訪問Synchronized同步方法的使用場景這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！