《编程思想之多线程与多进程(1)——以操作系统的角度述说线程与进程》一文详细讲述了线程、进程的关系及在操作系统中的表现，这是多线程学习必须了解的基础。本文将接着讲一下Java线程同步中的一个重要的概念synchronized.
synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：
1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
2. 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
3. 修改一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；
4. 修改一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。

修饰一个代码块

  1. 一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞。我们看下面一个例子：

【Demo1】：synchronized的用法

  1. /**
  2.  * 同步线程
  3.  */
  4. class SyncThread implements Runnable {
  5.    private static int count;
  6.    public SyncThread() {
  7.       count = 0;
  8.    }
  9.    public  void run() {
  10.       synchronized(this) {
  11.          for (int i = 0; i < 5; i++) {
  12.             try {
  13.                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  14.                Thread.sleep(100);
  15.             } catch (InterruptedException e) {
  16.                e.printStackTrace();
  17.             }
  18.          }
  19.       }
  20.    }
  21.    public int getCount() {
  22.       return count;
  23.    }
  24. }

SyncThread的调用：

  1. SyncThread syncThread = new SyncThread();
  2. Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
  3. Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
  4. thread1.start();
  5. thread2.start();

结果如下：

SyncThread1:0 SyncThread1:1 SyncThread1:2 SyncThread1:3 SyncThread1:4 SyncThread2:5 SyncThread2:6 SyncThread2:7 SyncThread2:8 SyncThread2:9*

当两个并发线程(thread1和thread2)访问同一个对象(syncThread)中的synchronized代码块时，在同一时刻只能有一个线程得到执行，另一个线程受阻塞，必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。Thread1和thread2是互斥的，因为在执行synchronized代码块时会锁定当前的对象，只有执行完该代码块才能释放该对象锁，下一个线程才能执行并锁定该对象。
我们再把SyncThread的调用稍微改一下：

  1. Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread1");
  2. Thread thread2 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread2");
  3. thread1.start();
  4. thread2.start();

结果如下：

SyncThread1:0 SyncThread2:1 SyncThread1:2 SyncThread2:3 SyncThread1:4 SyncThread2:5 SyncThread2:6 SyncThread1:7 SyncThread1:8 SyncThread2:9

不是说一个线程执行synchronized代码块时其它的线程受阻塞吗？为什么上面的例子中thread1和thread2同时在执行。这是因为synchronized只锁定对象，每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，而上面的代码等同于下面这段代码：

  1. SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
  2. SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
  3. Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
  4. Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
  5. thread1.start();
  6. thread2.start();

这时创建了两个SyncThread的对象syncThread1和syncThread2，线程thread1执行的是syncThread1对象中的synchronized代码(run)，而线程thread2执行的是syncThread2对象中的synchronized代码(run)；我们知道synchronized锁定的是对象，这时会有两把锁分别锁定syncThread1对象和syncThread2对象，而这两把锁是互不干扰的，不形成互斥，所以两个线程可以同时执行。

2.当一个线程访问对象的一个synchronized(this)同步代码块时，另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized(this)同步代码块。
【Demo2】：多个线程访问synchronized和非synchronized代码块

  1. class Counter implements Runnable{
  2.    private int count;
  3.    public Counter() {
  4.       count = 0;
  5.    }
  6.    public void countAdd() {
  7.       synchronized(this) {
  8.          for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  9.             try {
  10.                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  11.                Thread.sleep(100);
  12.             } catch (InterruptedException e) {
  13.                e.printStackTrace();
  14.             }
  15.          }
  16.       }
  17.    }
  18.    //非synchronized代码块，未对count进行读写操作，所以可以不用synchronized
  19.    public void printCount() {
  20.       for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  21.          try {
  22.             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count:" + count);
  23.             Thread.sleep(100);
  24.          } catch (InterruptedException e) {
  25.             e.printStackTrace();
  26.          }
  27.       }
  28.    }
  29.    public void run() {
  30.       String threadName = Thread.currentThread().getName();
  31.       if (threadName.equals("A")) {
  32.          countAdd();
  33.       } else if (threadName.equals("B")) {
  34.          printCount();
  35.       }
  36.    }
  37. }

调用代码:

  1. Counter counter = new Counter();
  2. Thread thread1 = new Thread(counter, "A");
  3. Thread thread2 = new Thread(counter, "B");
  4. thread1.start();
  5. thread2.start();

结果如下：

A:0 B count:1 A:1 B count:2 A:2 B count:3 A:3 B count:4 A:4 B count:5

上面代码中countAdd是一个synchronized的，printCount是非synchronized的。从上面的结果中可以看出一个线程访问一个对象的synchronized代码块时，别的线程可以访问该对象的非synchronized代码块而不受阻塞。

  1. 指定要给某个对象加锁

【Demo3】:指定要给某个对象加锁

  1. /**
  2.  * 银行账户类
  3.  */
  4. class Account {
  5.    String name;
  6.    float amount;
  7.    public Account(String name, float amount) {
  8.       this.name = name;
  9.       this.amount = amount;
  10.    }
  11.    //存钱
  12.    public  void deposit(float amt) {
  13.       amount += amt;
  14.       try {
  15.          Thread.sleep(100);
  16.       } catch (InterruptedException e) {
  17.          e.printStackTrace();
  18.       }
  19.    }
  20.    //取钱
  21.    public  void withdraw(float amt) {
  22.       amount -= amt;
  23.       try {
  24.          Thread.sleep(100);
  25.       } catch (InterruptedException e) {
  26.          e.printStackTrace();
  27.       }
  28.    }
  29.    public float getBalance() {
  30.       return amount;
  31.    }
  32. }
  33. /**
  34.  * 账户操作类
  35.  */
  36. class AccountOperator implements Runnable{
  37.    private Account account;
  38.    public AccountOperator(Account account) {
  39.       this.account = account;
  40.    }
  41.    public void run() {
  42.       synchronized (account) {
  43.          account.deposit(500);
  44.          account.withdraw(500);
  45.          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());
  46.       }
  47.    }
  48. }

调用代码:

  1. Account account = new Account("zhang san", 10000.0f);
  2. AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account);
  3. final int THREAD_NUM = 5;
  4. Thread threads[] = new Thread[THREAD_NUM];
  5. for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i ++) {
  6.    threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i);
  7.    threads[i].start();
  8. }

结果如下：

Thread3:10000.0 Thread2:10000.0 Thread1:10000.0 Thread4:10000.0 Thread0:10000.0

在AccountOperator 类中的run方法里，我们用synchronized 给account对象加了锁。这时，当一个线程访问account对象时，其他试图访问account对象的线程将会阻塞，直到该线程访问account对象结束。也就是说谁拿到那个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。
当有一个明确的对象作为锁时，就可以用类似下面这样的方式写程序。

  1. public void method3(SomeObject obj)
  2. {
  3.    //obj 锁定的对象
  4.    synchronized(obj)
  5.    {
  6.       // todo
  7.    }
  8. }

当没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，可以创建一个特殊的对象来充当锁：

  1. class Test implements Runnable
  2. {
  3.    private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量
  4.    public void method()
  5.    {
  6.       synchronized(lock) {
  7.          // todo 同步代码块
  8.       }
  9.    }
  10.    public void run() {
  11.    }
  12. }

说明：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。

修饰一个方法

Synchronized修饰一个方法很简单，就是在方法的前面加synchronized，public synchronized void method(){//todo}; synchronized修饰方法和修饰一个代码块类似，只是作用范围不一样，修饰代码块是大括号括起来的范围，而修饰方法范围是整个函数。如将【Demo1】中的run方法改成如下的方式，实现的效果一样。
*【Demo4】：synchronized修饰一个方法

  1. public synchronized void run() {
  2.    for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  3.       try {
  4.          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  5.          Thread.sleep(100);
  6.       } catch (InterruptedException e) {
  7.          e.printStackTrace();
  8.       }
  9.    }
  10. }

Synchronized作用于整个方法的写法。
写法一：

  1. public synchronized void method()
  2. {
  3.    // todo
  4. }

写法二：

  1. public void method()
  2. {
  3.    synchronized(this) {
  4.       // todo
  5.    }
  6. }

写法一修饰的是一个方法，写法二修饰的是一个代码块，但写法一与写法二是等价的，都是锁定了整个方法时的内容。
在用synchronized修饰方法时要注意以下几点：
1. synchronized关键字不能继承。
虽然可以使用synchronized来定义方法，但synchronized并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。这两种方式的例子代码如下：
在子类方法中加上synchronized关键字

  1. class Parent {
  2.    public synchronized void method() { }
  3. }
  4. class Child extends Parent {
  5.    public synchronized void method() { }
  6. }

在子类方法中调用父类的同步方法

  1. class Parent {
  2.    public synchronized void method() {   }
  3. }
  4. class Child extends Parent {
  5.    public void method() { super.method();   }
  6. }
  1. 在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
  2. 构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用synchronized代码块来进行同步。

修饰一个静态的方法

Synchronized也可修饰一个静态方法，用法如下：

  1. public synchronized static void method() {
  2.    // todo
  3. }

我们知道静态方法是属于类的而不属于对象的。同样的，synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象。我们对Demo1进行一些修改如下：
【Demo5】：synchronized修饰静态方法

  1. /**
  2.  * 同步线程
  3.  */
  4. class SyncThread implements Runnable {
  5.    private static int count;
  6.    public SyncThread() {
  7.       count = 0;
  8.    }
  9.    public synchronized static void method() {
  10.       for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  11.          try {
  12.             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  13.             Thread.sleep(100);
  14.          } catch (InterruptedException e) {
  15.             e.printStackTrace();
  16.          }
  17.       }
  18.    }
  19.    public synchronized void run() {
  20.       method();
  21.    }
  22. }

调用代码:

  1. SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
  2. SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
  3. Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
  4. Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
  5. thread1.start();
  6. thread2.start();

结果如下：

SyncThread1:0 SyncThread1:1 SyncThread1:2 SyncThread1:3 SyncThread1:4 SyncThread2:5 SyncThread2:6 SyncThread2:7 SyncThread2:8 SyncThread2:9

syncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象，但在thread1和thread2并发执行时却保持了线程同步。这是因为run中调用了静态方法method，而静态方法是属于类的，所以syncThread1和syncThread2相当于用了同一把锁。这与Demo1是不同的。

修饰一个类

Synchronized还可作用于一个类，用法如下：

  1. class ClassName {
  2.    public void method() {
  3.       synchronized(ClassName.class) {
  4.          // todo
  5.       }
  6.    }
  7. }

我们把Demo5再作一些修改。
【Demo6】:修饰一个类

  1. /**
  2.  * 同步线程
  3.  */
  4. class SyncThread implements Runnable {
  5.    private static int count;
  6.    public SyncThread() {
  7.       count = 0;
  8.    }
  9.    public static void method() {
  10.       synchronized(SyncThread.class) {
  11.          for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  12.             try {
  13.                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  14.                Thread.sleep(100);
  15.             } catch (InterruptedException e) {
  16.                e.printStackTrace();
  17.             }
  18.          }
  19.       }
  20.    }
  21.    public synchronized void run() {
  22.       method();
  23.    }
  24. }

其效果和【Demo5】是一样的，synchronized作用于一个类T时，是给这个类T加锁，T的所有对象用的是同一把锁。

总结：

A. 无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，如果它作用的对象是非静态的，则它取得的锁是对象；如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类，则它取得的锁是对类，该类所有的对象同一把锁。
B. 每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。
C. 实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。