转自：https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479202.html & https://home.cnblogs.com/u/swiftma（含部分修改）
概要
本章，会对synchronized关键字进行介绍。涉及到的内容包括：
- synchronized原理
- synchronized基本规则
- synchronized方法 和 synchronized代码块
- 实例锁 和 全局锁
- 进一步了解synchronized
一. synchronized原理
在java中，每一个对象有且仅有一个同步锁。这也意味着，同步锁是依赖于对象而存在。
当我们调用某对象的synchronized方法时，就获取了该对象的同步锁。例如，synchronized(obj)就获取了“obj这个对象”的同步锁。不同线程对同步锁的访问是互斥的。也就是说，某时间点，对象的同步锁只能被一个线程获取到！通过同步锁，我们就能在多线程中，实现对“对象/方法”的互斥访问。 例如，现在有两个线程A和线程B，它们都会访问“对象obj的同步锁”。假设，在某一时刻，线程A获取到“obj的同步锁”并在执行一些操作；而此时，线程B也企图获取“obj的同步锁” —— 线程B会获取失败，它必须等待，直到线程A释放了“该对象的同步锁”之后线程B才能获取到“obj的同步锁”从而才可以运行。二. synchronized基本规则
我们将synchronized的基本规则总结为下面3条，并通过实例对它们进行说明。
- 第一条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
- 第二条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块。
- 第三条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
1. 第一条
当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
下面是“synchronized代码块”对应的演示程序。class MyRunable implements Runnable { @Override public void run() { synchronized(this) { //mynote:这个锁实际上就是MyRunnable对象本身 try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " loop " + i); } } catch (InterruptedException ie) { } } }}public class Demo1_1 { public static void main(String[] args) { Runnable demo = new MyRunable(); // 新建“Runnable对象” Thread t1 = new Thread(demo, "t1"); // 新建“线程t1”, t1是基于demo这个Runnable对象 Thread t2 = new Thread(demo, "t2"); // 新建“线程t2”, t2是基于demo这个Runnable对象 t1.start(); // 启动“线程t1” t2.start(); // 启动“线程t2” } } //MYnote:因为t1和t2启动的时候都会用到demo这个共同的对象，而这个对象又加了锁，因此它们的run方法是互斥的。 运行结果：（其中的一种，因为究竟是t1先执行完，还是t2先执行完，是不确定的）
t1 loop 0t1 loop 1t1 loop 2t1 loop 3t1 loop 4t2 loop 0t2 loop 1t2 loop 2t2 loop 3t2 loop 4
结果说明：
run()方法中存在“synchronized(this)代码块”，而且t1和t2都是基于"demo这个Runnable对象"创建的线程。这就意味着，我们可以将synchronized(this)中的this看作是“demo这个Runnable对象”；因此，线程t1和t2共享“demo对象的同步锁”。所以，当一个线程运行的时候，另外一个线程必须等待“运行线程”释放“demo的同步锁”之后才能运行。如果你确认，你搞清楚这个问题了。那我们将上面的代码进行修改，然后再运行看看结果怎么样，看看你是否会迷糊。修改后的源码如下：
class MyThread extends Thread { public MyThread(String name) { super(name); } @Override public void run() { synchronized(this) { try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms (如果不加sleep，就会看到非常明显得t1和t2抢着先后顺序打印） System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " loop " + i); } } catch (InterruptedException ie) { } } }}public class Demo1_2 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new MyThread("t1"); // 新建“线程t1” Thread t2 = new MyThread("t2"); // 新建“线程t2” t1.start(); // 启动“线程t1” t2.start(); // 启动“线程t2” } } 代码说明：
比较Demo1_2 和 Demo1_1，我们发现，Demo1_2中的MyThread类是直接继承于Thread，而且t1和t2都是MyThread子线程。幸运的是，在“Demo1_2的run()方法”也调用了synchronized(this)，正如“Demo1_1的run()方法”也调用了synchronized(this)一样！那么，Demo1_2的执行流程是不是和Demo1_1一样呢？运行结果：t1 loop 0t2 loop 0t1 loop 1t2 loop 1t1 loop 2t2 loop 2t1 loop 3t2 loop 3t1 loop 4t2 loop 4 （mynote:假设没有加入休眠，就会出现两个线程竞争打印输出，无序，交叉执行。这个例子是两个对象，说明this代表了两种不同的锁，因此不会出现阻塞，交叉这执行run）
结果说明：
如果这个结果一点也不令你感到惊讶，那么我相信你对synchronized和this的认识已经比较深刻了。否则的话，请继续阅读这里的分析。synchronized(this)中的this是指“当前的类对象”，即synchronized(this)所在的类对应的当前对象。它的作用是获取“当前对象的同步锁”。对于Demo1_2中，synchronized(this)中的this代表的是MyThread对象，而t1和t2是两个不同的MyThread对象，因此t1和t2在执行synchronized(this)时，获取的是不同对象的同步锁。对于Demo1_1对而言，synchronized(this)中的this代表的是MyRunable对象；t1和t2共同一个MyRunable对象，因此，一个线程获取了对象的同步锁，会造成另外一个线程等待。2. 第二条
当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块。
下面是“synchronized代码块”对应的演示程序。class Count { // 含有synchronized同步块的方法 public void synMethod() { synchronized(this) { try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i); } } catch (InterruptedException ie) { } } } // 非同步的方法 public void nonSynMethod() { try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " nonSynMethod loop " + i); } } catch (InterruptedException ie) { } }}public class Demo2 { public static void main(String[] args) { final Count count = new Count(); // 新建t1, t1会调用“count对象”的synMethod()方法 Thread t1 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { count.synMethod(); } }, "t1"); // 新建t2, t2会调用“count对象”的nonSynMethod()方法 Thread t2 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { count.nonSynMethod(); } }, "t2"); t1.start(); // 启动t1 t2.start(); // 启动t2 } } 运行结果：
t1 synMethod loop 0t2 nonSynMethod loop 0t1 synMethod loop 1t2 nonSynMethod loop 1t1 synMethod loop 2t2 nonSynMethod loop 2t1 synMethod loop 3t2 nonSynMethod loop 3t1 synMethod loop 4t2 nonSynMethod loop 4
结果说明：
主线程中新建了两个子线程t1和t2。t1会调用count对象的synMethod()方法，该方法内含有同步块；而t2则会调用count对象的nonSynMethod()方法，该方法不是同步方法。t1运行时，虽然调用synchronized(this)获取“count的同步锁”；但是并没有造成t2的阻塞，因为t2没有用到“count”同步锁。3. 第三条
当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
我们将上面的例子中的nonSynMethod()方法体的也用synchronized(this)修饰。修改后的源码如下：class Count { // 含有synchronized同步块的方法 public void synMethod() { synchronized(this) { try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i); } } catch (InterruptedException ie) { } } } // 也包含synchronized同步块的方法 public void nonSynMethod() { synchronized(this) { try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " nonSynMethod loop " + i); } } catch (InterruptedException ie) { } } }}public class Demo3 { public static void main(String[] args) { final Count count = new Count(); // 新建t1, t1会调用“count对象”的synMethod()方法 Thread t1 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { count.synMethod(); } }, "t1"); // 新建t2, t2会调用“count对象”的nonSynMethod()方法 Thread t2 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { count.nonSynMethod(); } }, "t2"); t1.start(); // 启动t1 t2.start(); // 启动t2 } } 运行结果：
t1 synMethod loop 0t1 synMethod loop 1t1 synMethod loop 2t1 synMethod loop 3t1 synMethod loop 4t2 nonSynMethod loop 0t2 nonSynMethod loop 1t2 nonSynMethod loop 2t2 nonSynMethod loop 3t2 nonSynMethod loop 4
结果说明：
主线程中新建了两个子线程t1和t2。t1和t2运行时都调用synchronized(this)，这个this是Count对象(count)，而t1和t2共用count。因此，在t1运行时，t2会被阻塞，等待t1运行释放“count对象的同步锁”，t2才能运行。三. synchronized方法 和 synchronized代码块
“synchronized方法”是用synchronized修饰方法，而 “synchronized代码块”则是用synchronized修饰代码块。
synchronized方法示例
public synchronized void foo1() { System.out.println("synchronized methoed");} synchronized代码块
public void foo2() { synchronized (this) { System.out.println("synchronized methoed"); }} synchronized代码块中的this是指当前对象。也可以将this替换成其他对象，例如将this替换成obj，则foo2()在执行synchronized(obj)时就获取的是obj的同步锁。
synchronized代码块可以更精确的控制冲突限制访问区域，有时候表现更高效率。下面通过一个示例来演示：// Demo4.java的源码public class Demo4 { public synchronized void synMethod() { for(int i=0; i<1000000; i++) ; } public void synBlock() { synchronized( this ) { for(int i=0; i<1000000; i++) ; } } public static void main(String[] args) { Demo4 demo = new Demo4(); long start, diff; start = System.currentTimeMillis(); // 获取当前时间(millis) demo.synMethod(); // 调用“synchronized方法” diff = System.currentTimeMillis() - start; // 获取“时间差值” System.out.println("synMethod() : "+ diff); start = System.currentTimeMillis(); // 获取当前时间(millis) demo.synBlock(); // 调用“synchronized方法块” diff = System.currentTimeMillis() - start; // 获取“时间差值” System.out.println("synBlock() : "+ diff); }}
(某一次)执行结果：
synMethod() : 11synBlock() : 3
synchronized同步方法和同步代码块的区别
同步方法默认使用this或者当前类做为锁。
同步代码块可以选择以什么来加锁，比同步方法更精确，我们可以选择只有会在同步发生同步问题的代码加锁，而并不是整个方法。
同步方法使用synchronized修饰，而同步代码块使用synchronized(this){}修饰。
四. 实例锁 和 全局锁
实例锁 -- 锁在某一个实例对象上。如果该类是单例，那么该锁也具有全局锁的概念。
实例锁对应的就是synchronized关键字。全局锁 -- 该锁针对的是类，无论实例多少个对象，那么线程都共享该锁。 全局锁对应的就是static synchronized（或者是锁在该类的class或者classloader对象上）。关于“实例锁”和“全局锁”有一个很形象的例子：
pulbic class Something { public synchronized void isSyncA(){} public synchronized void isSyncB(){} public static synchronized void cSyncA(){} public static synchronized void cSyncB(){}} 假设，Something有两个实例x和y。分析下面4组表达式获取的锁的情况。
(01) x.isSyncA()与x.isSyncB() (02) x.isSyncA()与y.isSyncA()(03) x.cSyncA()与y.cSyncB()(04) x.isSyncA()与Something.cSyncA()(01) 不能被同时访问。因为isSyncA()和isSyncB()都是访问同一个对象(对象x)的同步锁！
// LockTest1.java的源码class Something { public synchronized void isSyncA(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public synchronized void isSyncB(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB"); } }catch (InterruptedException ie) { } }}public class LockTest1 { Something x = new Something(); Something y = new Something(); // 比较(01) x.isSyncA()与x.isSyncB() private void test1() { // 新建t11, t11会调用 x.isSyncA() Thread t11 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { x.isSyncA(); } }, "t11"); // 新建t12, t12会调用 x.isSyncB() Thread t12 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { x.isSyncB(); } }, "t12"); t11.start(); // 启动t11 t12.start(); // 启动t12 } public static void main(String[] args) { LockTest1 demo = new LockTest1(); demo.test1(); }}
运行结果：
t11 : isSyncAt11 : isSyncAt11 : isSyncAt11 : isSyncAt11 : isSyncAt12 : isSyncBt12 : isSyncBt12 : isSyncBt12 : isSyncBt12 : isSyncB
(02) 可以同时被访问。因为访问的不是同一个对象的同步锁，x.isSyncA()访问的是x的同步锁，而y.isSyncA()访问的是y的同步锁。
// LockTest2.java的源码class Something { public synchronized void isSyncA(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public synchronized void isSyncB(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public static synchronized void cSyncA(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public static synchronized void cSyncB(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB"); } }catch (InterruptedException ie) { } }}public class LockTest2 { Something x = new Something(); Something y = new Something(); // 比较(02) x.isSyncA()与y.isSyncA() private void test2() { // 新建t21, t21会调用 x.isSyncA() Thread t21 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { x.isSyncA(); } }, "t21"); // 新建t22, t22会调用 x.isSyncB() Thread t22 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { y.isSyncA(); } }, "t22"); t21.start(); // 启动t21 t22.start(); // 启动t22 } public static void main(String[] args) { LockTest2 demo = new LockTest2(); demo.test2(); }}
运行结果：
t21 : isSyncAt22 : isSyncAt21 : isSyncAt22 : isSyncAt21 : isSyncAt22 : isSyncAt21 : isSyncAt22 : isSyncAt21 : isSyncAt22 : isSyncA
(03) 不能被同时访问。因为cSyncA()和cSyncB()都是static类型，x.cSyncA()相当于Something.isSyncA()，y.cSyncB()相当于Something.isSyncB()，因此它们共用一个同步锁，不能被同时反问。
// LockTest3.java的源码class Something { public synchronized void isSyncA(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public synchronized void isSyncB(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public static synchronized void cSyncA(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public static synchronized void cSyncB(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB"); } }catch (InterruptedException ie) { } }}public class LockTest3 { Something x = new Something(); Something y = new Something(); // 比较(03) x.cSyncA()与y.cSyncB() private void test3() { // 新建t31, t31会调用 x.isSyncA() Thread t31 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { x.cSyncA(); } }, "t31"); // 新建t32, t32会调用 x.isSyncB() Thread t32 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { y.cSyncB(); } }, "t32"); t31.start(); // 启动t31 t32.start(); // 启动t32 } public static void main(String[] args) { LockTest3 demo = new LockTest3(); demo.test3(); }}
运行结果：
t31 : cSyncAt31 : cSyncAt31 : cSyncAt31 : cSyncAt31 : cSyncAt32 : cSyncBt32 : cSyncBt32 : cSyncBt32 : cSyncBt32 : cSyncB
(04) 可以被同时访问。因为isSyncA()是实例方法，x.isSyncA()使用的是对象x的锁；而cSyncA()是静态方法，Something.cSyncA()可以理解对使用的是“类的锁”。因此，它们是可以被同时访问的。
// LockTest4.java的源码class Something { public synchronized void isSyncA(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public synchronized void isSyncB(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public static synchronized void cSyncA(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA"); } }catch (InterruptedException ie) { } } public static synchronized void cSyncB(){ try { for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(100); // 休眠100ms System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB"); } }catch (InterruptedException ie) { } }}public class LockTest4 { Something x = new Something(); Something y = new Something(); // 比较(04) x.isSyncA()与Something.cSyncA() private void test4() { // 新建t41, t41会调用 x.isSyncA() Thread t41 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { x.isSyncA(); } }, "t41"); // 新建t42, t42会调用 x.isSyncB() Thread t42 = new Thread( new Runnable() { @Override public void run() { Something.cSyncA(); } }, "t42"); t41.start(); // 启动t41 t42.start(); // 启动t42 } public static void main(String[] args) { LockTest4 demo = new LockTest4(); demo.test4(); }}
运行结果：
t41 : isSyncAt42 : cSyncAt41 : isSyncAt42 : cSyncAt41 : isSyncAt42 : cSyncAt41 : isSyncAt42 : cSyncAt41 : isSyncAt42 : cSyncA
五. 进一步了解synchronized
介绍了synchronized的基本用法和原理，我们再从下面几个角度来进一步理解一下synchronized：
- 可重入性
- 内存可见性
- 死锁
可重入性
synchronized有一个重要的特征，它是可重入的，也就是说，对同一个执行线程，它在获得了锁之后，在调用其他需要同样锁的代码时，可以直接调用，比如说，在一个synchronized实例方法内，可以直接调用其他synchronized实例方法。可重入是一个非常自然的属性，应该是很容易理解的，之所以强调，是因为并不是所有锁都是可重入的(后续章节介绍)。
可重入是通过记录锁的持有线程和持有数量来实现的，当调用被synchronized保护的代码时，检查对象是否已被锁，如果是，再检查是否被当前线程锁定，如果是，增加持有数量，如果不是被当前线程锁定，才加入等待队列，当释放锁时，减少持有数量，当数量变为0时才释放整个锁。
内存可见性
对于复杂一些的操作，synchronized可以实现原子操作，避免出现竞态条件，但对于明显的本来就是原子的操作方法，也需要加synchronized吗？比如说，对于下面的开关类Switcher，它只有一个boolean变量on和对应的setter/getter方法：
public class Switcher { private boolean on; public boolean isOn() { return on; } public void setOn(boolean on) { this.on = on; }} 当多线程同时访问同一个Switcher对象时，会有问题吗？没有竞态条件问题，但正如上节所说，有内存可见性问题，而加上synchronized可以解决这个问题。
synchronized除了保证原子操作外，它还有一个重要的作用，就是保证内存可见性，在释放锁时，所有写入都会写回内存，而获得锁后，都会从内存中读最新数据。
不过，如果只是为了保证内存可见性，使用synchronzied的成本有点高，有一个更轻量级的方式，那就是给变量加修饰符volatile，如下所示：
public class Switcher { private volatile boolean on; public boolean isOn() { return on; } public void setOn(boolean on) { this.on = on; }} 加了volatile之后，Java会在操作对应变量时插入特殊的指令，保证读写到内存最新值，而非缓存的值。
死锁
使用synchronized或者其他锁，要注意死锁，所谓死锁就是类似这种现象，比如， 有a, b两个线程，a持有锁A，在等待锁B，而b持有锁B，在等待锁A，a,b陷入了互相等待，最后谁都执行不下去。示例代码如下所示：
public class DeadLockDemo { private static Object lockA = new Object(); private static Object lockB = new Object(); private static void startThreadA() { Thread aThread = new Thread() { @Override public void run() { synchronized (lockA) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { } synchronized (lockB) { } } } }; aThread.start(); } private static void startThreadB() { Thread bThread = new Thread() { @Override public void run() { synchronized (lockB) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { } synchronized (lockA) { } } } }; bThread.start(); } public static void main(String[] args) { startThreadA(); startThreadB(); }} 运行后aThread和bThread陷入了相互等待。怎么解决呢？首先，应该尽量避免在持有一个锁的同时去申请另一个锁，如果确实需要多个锁，所有代码都应该按照相同的顺序去申请锁，比如，对于上面的例子，可以约定都先申请lockA，再申请lockB。
不过，在复杂的项目代码中，这种约定可能难以做到。还有一种方法是使用后续章节介绍的显式锁接口Lock，它支持尝试获取锁(tryLock)和带时间限制的获取锁方法，使用这些方法可以在获取不到锁的时候释放已经持有的锁，然后再次尝试获取锁或干脆放弃，以避免死锁。
如果还是出现了死锁，怎么办呢？Java不会主动处理，不过，借助一些工具，我们可以发现运行中的死锁，比如，Java自带的jstack命令会报告发现的死锁，对于上面的程序，在我的电脑上，jstack会有如下报告：
