Java类锁和对象锁实践（good）

时间：2021-03-26 20:11:34

一、前言

之前对类锁和对象锁是否是互斥的不是太确定，因此决定编写相关的程序进行实践一下。编写前对相关定义约定约定如下：

1. 类锁：在代码中的方法上加了static和synchronized的锁，或者synchronized(xxx.class）的代码段，如下文中的increament()；

2.对象锁：在代码中的方法上加了synchronized的锁，或者synchronized(this）的代码段，如下文中的synOnMethod()和synInMethod()；

3.私有锁：在类内部声明一个私有属性如private Object lock，在需要加锁的代码段synchronized(lock），如下文中的synMethodWithObj()。

二、测试代码。

1.编写一个启动类ObjectLock

  1. package com.zjh.blog.practice.basic;
  2. public class ObjectLock {
  3. public static void main(String[] args) {
  4. System.out.println("start time = " + System.currentTimeMillis()+"ms");
  5. LockTestClass test = new LockTestClass();
  6. for (int i = 0; i < 3; i++) {
  7. Thread thread = new ObjThread(test, i);
  8. thread.start();
  9. }
  10. }
  11. }

2.编写一个线程类ObjThread，用于启动同步方法（注意它的run方法可能会调整以进行不同的测试）

  1. package com.zjh.blog.practice.basic;
  2. public class ObjThread extends Thread {
  3. LockTestClass lock;
  4. int i = 0;
  5. public ObjThread(LockTestClass lock, int i) {
  6. this.lock = lock;
  7. this.i = i;
  8. }
  9. public void run() {
  10. //无锁方法
  11. //      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
  12. //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
  13. lock.synInMethod();
  14. //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
  15. //      lock.synOnMethod();
  16. //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
  17. //      lock.synMethodWithObj();
  18. //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
  19. LockTestClass.increment();
  20. }
  21. }

3.再编写一个锁的测试类LockTestClass，包括各种加锁方法

  1. package com.zjh.blog.practice.basic;
  2. public class LockTestClass {
  3. //用于类锁计数
  4. private static int i = 0;
  5. //私有锁
  6. private Object object = new Object();
  7. /**
  8. * <p>
  9. * 无锁方法
  10. *
  11. * @param threadID
  12. * @param thread
  13. */
  14. public void noSynMethod(long threadID, ObjThread thread) {
  15. System.out.println("nosyn: class obj is " + thread + ", threadId is"
  16. + threadID);
  17. }
  18. /**
  19. * 对象锁方法1
  20. */
  21. public synchronized void synOnMethod() {
  22. System.out.println("synOnMethod begins" + ", time = "
  23. + System.currentTimeMillis() + "ms");
  24. try {
  25. Thread.sleep(2000L);
  26. } catch (InterruptedException e) {
  27. e.printStackTrace();
  28. }
  29. System.out.println("synOnMethod ends");
  30. }
  31. /**
  32. * 对象锁方法2,采用synchronized (this)来加锁
  33. */
  34. public void synInMethod() {
  35. synchronized (this) {
  36. System.out.println("synInMethod begins" + ", time = "
  37. + System.currentTimeMillis() + "ms");
  38. try {
  39. Thread.sleep(2000L);
  40. } catch (InterruptedException e) {
  41. e.printStackTrace();
  42. }
  43. System.out.println("synInMethod ends");
  44. }
  45. }
  46. /**
  47. * 对象锁方法3
  48. */
  49. public void synMethodWithObj() {
  50. synchronized (object) {
  51. System.out.println("synMethodWithObj begins" + ", time = "
  52. + System.currentTimeMillis() + "ms");
  53. try {
  54. Thread.sleep(2000L);
  55. } catch (InterruptedException e) {
  56. e.printStackTrace();
  57. }
  58. System.out.println("synMethodWithObj ends");
  59. }
  60. }
  61. /**
  62. * 类锁
  63. */
  64. public static synchronized void <span style="font-size: 1em; line-height: 1.5;">increament</span><span style="font-size: 1em; line-height: 1.5;">() {</span>
  65. System.out.println("class synchronized. i = " + i + ", time = "
  66. + System.currentTimeMillis() + "ms");
  67. i++;
  68. try {
  69. Thread.sleep(2000L);
  70. } catch (InterruptedException e) {
  71. e.printStackTrace();
  72. }
  73. System.out.println("class synchronized ends.");
  74. }
  75. }

三、测试结果

1.测试类锁和对象锁，ObjectThread的run方法修改如下：

  1. public void run() {
  2. //无锁方法
  3. //      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
  4. //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
  5. lock.synInMethod();
  6. //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
  7. //      lock.synOnMethod();
  8. //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
  9. //      lock.synMethodWithObj();
  10. //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
  11. LockTestClass.increament();
  12. }

终端输出如下：

  1. start time = 1413101360231ms
  2. synInMethod begins, time = 1413101360233ms
  3. synInMethod ends
  4. class synchronized. i = 0, time = 1413101362233ms
  5. synInMethod begins, time = 1413101362233ms
  6. class synchronized ends.
  7. synInMethod ends
  8. class synchronized. i = 1, time = 1413101364233ms
  9. synInMethod begins, time = 1413101364233ms
  10. class synchronized ends.
  11. synInMethod ends
  12. class synchronized. i = 2, time = 1413101366234ms
  13. class synchronized ends.

可以看到对象锁方法(synInMothod）第一次启动时比类锁方法（increament)快2秒，这是因为在synInMehtod执行时sleep了2秒再执行的increament，而这两个方法共用一个线程，所以会慢2秒，如果increament在run中放到synInMethod前面，那么第一次启动时就是increament快2秒。

   而当类锁方法启动时，另一个线程时的对象锁方法也几乎同时启动，说明二者使用的并非同一个锁，不会产生竞争。
  结论：类锁和对象锁不会产生竞争，二者的加锁方法不会相互影响。
 
  2.私有锁和对象锁，ObjectThread的run方法修改如下：
  1. public void run() {
  2. //无锁方法
  3. //      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
  4. //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
  5. lock.synInMethod();
  6. //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
  7. //      lock.synOnMethod();
  8. //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
  9. lock.synMethodWithObj();
  10. //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
  11. //      LockTestClass.increament();
  12. }

终端输出如下：

  1. start time = 1413121912406ms
  2. synInMethod begins, time = 1413121912407ms.
  3. synInMethod ends.
  4. synMethodWithObj begins, time = 1413121914407ms
  5. synInMethod begins, time = 1413121914407ms.
  6. synInMethod ends.
  7. synMethodWithObj ends
  8. synInMethod begins, time = 1413121916407ms.
  9. synMethodWithObj begins, time = 1413121916407ms
  10. synInMethod ends.
  11. synMethodWithObj ends
  12. synMethodWithObj begins, time = 1413121918407ms
  13. synMethodWithObj ends

和类锁和对象锁非常类似。

    结论：私有锁和对象锁也不会产生竞争，二者的加锁方法不会相互影响。
 

3.synchronized直接加在方法上和synchronized(this)，ObjectThread的run方法修改如下：

  1. public void run() {
  2. //无锁方法
  3. //      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
  4. //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
  5. lock.synInMethod();
  6. //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
  7. lock.synOnMethod();
  8. //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
  9. //      lock.synMethodWithObj();
  10. //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
  11. //      LockTestClass.increament();
  12. }

终端输出：

  1. start time = 1413102913278ms
  2. synInMethod begins, time = 1413102913279ms
  3. synInMethod ends
  4. synInMethod begins, time = 1413102915279ms
  5. synInMethod ends
  6. synOnMethod begins, time = 1413102917279ms
  7. synOnMethod ends
  8. synInMethod begins, time = 1413102919279ms
  9. synInMethod ends
  10. synOnMethod begins, time = 1413102921279ms
  11. synOnMethod ends
  12. synOnMethod begins, time = 1413102923279ms
  13. synOnMethod ends

可以看到，二者严格地串行输出（当然再次执行时先运行synInMethod还是先运行synOnMethod并不是确定的，取决于谁获得了锁）

结论：synchronized直接加在方法上和synchronized(this)都是对当前对象加锁，二者的加锁方法够成了竞争关系，同一时刻只能有一个方法能执行。

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