Java多线程编程中synchronized关键字的基础用法讲解

多线程编程中，最关键、最关心的问题应该就是同步问题，这是一个难点，也是核心。
从jdk最早的版本的synchronized、volatile，到jdk 1.5中提供的java.util.concurrent.locks包中的Lock接口（实现有ReadLock，WriteLock，ReentrantLock），多线程的实现也是一步步走向成熟化。
 
同步，它是通过什么机制来控制的呢？第一反应就是锁，这个在学习操作系统与数据库的时候，应该都已经接触到了。在Java的多线程程序中，当多个程序竞争同一个资源时，为了防止资源的腐蚀，给第一个访问资源的线程分配一个对象锁，而后来者需要等待这个对象锁的释放。
 
是的，Java线程的同步，最关心的是共享资源的使用。
 
先来了解一些有哪些线程的共享资源，
从JVM中了解有哪些线程共享的数据是需要进行协调：
1，保存在堆中的实例变量；2，保存在方法区的类变量。
 
而在Java虚拟机加载类的时候，每个对象或类都会与一个监视器相关联，用来保护对象的实例变量或类变量；当然，如果对象没有实例变量，或类没有变量，监视器就什么也不监视了。
 
为了实现上面的说的监视器的互斥性，虚拟机为每一个对象或类都关联了一个锁（也叫隐形锁），这里说明一下，类锁也是通过对象锁来实现的，因为在类加载的时候，JVM会为每一个类创建一个java.lang.Class的一个实例；所以当锁对对象的时候，也就锁住这个类的类对象。
 
另外，一个线程是可以对一个对象进行多次上锁，也就对应着多次释放；它是通过JVM为每个对象锁提供的lock计算器，上一次锁，就加1，对应的减1，当计算器的值为0时，就释放。这个对象锁是JVM内部的监视器使用的，也是由JVM自动生成的，所有程序猿就不用自己动手来加了。
 
介绍完java的同步原理后，我们进入正题，先来说说synchronized的使用，而其它的同步，将在后面的章节中介绍。
 
先来运行一个例子试试。

package thread_test; 

/**
 * 测试扩展Thread类实现的多线程程序
 *
 */
public class TestThread extends Thread{
  private int threadnum; 

  public TestThread(int threadnum) {
    this.threadnum = threadnum;
  } 

  @Override
  public synchronized void run() {
    for(int i = 0;i<1000;i++){
          System.out.println("NO." + threadnum + ":" + i );
    }
    }  

    public static void main(String[] args) throws Exception {
      for(int i=0; i<10; i++){
          new TestThread(i).start();
          Thread.sleep(1);
      }
    }
}

运行结果：

NO.0:887
NO.0:888
NO.0:889
NO.0:890
NO.0:891
NO.0:892
NO.0:893
NO.0:894
NO.7:122
NO.7:123
NO.7:124

上面只是一个片段，说明一个问题而已。
细心的童鞋会发现，NO.0:894后面是NO.7:122，也就是说没有按照从0开始到999。
都说synchronized可以实现同步方法或同步块，这里怎么就不行呢？
 
先从同步的机制来分析一下，同步是通过锁来实现的，那么上面的例子中，锁定了什么对象，或锁定了什么类呢？里面有两个变量，一个是i，一个是threadnum；i是方法内部的，threadnum是私有的。
再来了解一下synchronized的运行机制：
      在java程序中，当使用synchronized块或synchronized方法时，标志这个区域进行监视；而JVM在处理程序时，当有程序进入监视区域时，就会自动锁上对象或类。
 
那么上面的例子中，synchronized关键字用上后，锁定的是什么呢？
当synchronized方法时，锁定调用方法的实例对象本身做为对象锁。本例中，10个线程都有自己创建的TestThread的类对象，所以获取的对象锁，也是自己的对象锁，与其它线程没有任何关系。
 
要实现方法锁定，必须锁定有共享的对象。
 
对上面的实例修改一下，再看看：

package thread_test; 

/**
 * 测试扩展Thread类实现的多线程程序
 *
 */
public class TestThread extends Thread{
  private int threadnum;
  private String flag;  //标记 

  public TestThread(int threadnum,String flag) {
       this.threadnum = threadnum;
        this.flag = flag;
    } 

  @Override
    public void run() {
    synchronized(flag){
      for(int i = 0;i<1000;i++){
              System.out.println("NO." + threadnum + ":" + i );
          }
    }
    }  

    public static void main(String[] args) throws Exception {
      String flag = new String("flag");
      for(int i=0; i<10; i++){
          new TestThread(i,flag).start();
          Thread.sleep(1);
      }
    }
}

也就加了一个共享的标志flag。然后在通过synchronized块，对flag标志进行同步；这就满足了锁定共享对象的条件。
是的，运行结果，已经按顺序来了。

通过synchronized块，指定获取对象锁来达到同步的目的。那有没有其它的方法，可以通过synchronized方法来实现呢？
 
根据同步的原理：如果能获取一个共享对象锁或类锁，及可实现同步。那么我们是不是可以通过共享一个类锁来实现呢？
 
是的，我们可以使用静态同步方法，根据静态方法的特性，它只允许类对象本身才可以调用，不能通过实例化一个类对象来调用。那么如果获得了这个静态方法的锁，也就是获得这个类锁，而这个类锁都是TestThread类锁，及达到了获取共享类锁的目的。
 
实现代码如下：

package thread_test; 

/**
 * 测试扩展Thread类实现的多线程程序
 *
 * @author ciding
 * @createTime Dec 7, 2011 9:37:25 AM
 *
 */
public class TestThread extends Thread{
  private int threadnum; 

  public TestThread(int threadnum) {
    this.threadnum = threadnum;
  } 

  public static synchronized void staticTest(int threadnum) {
    for(int i = 0;i<1000;i++){
      System.out.println("NO." + threadnum + ":" + i );
    }
  }  

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    for(int i=0; i<10; i++){
      new TestThread(i).start();
      Thread.sleep(1);
    }
  }  

  @Override
  public void run(){
    staticTest(threadnum);
  }
}

运行结果略，与第二个例子中一样。
 
 
以上的内容主要是说明两个问题：同步块与同步方法。
1，同步块：获取的对象锁是synchronized(flag)中的flag对象锁。
2，同步方法：获取的是方法所属的类对象，及类对象锁。
静态同步方法，由于多个线程都会共享，所以一定会同步。
而非静态同步方法，只有在单例模式下才会同步。