关于JAVA多线程并发synchronized的测试与合理使用

2022-12-29 08:45:38

在项目开发中，或许会碰到JAVA的多线程处理，为保证业务数据的正常，必须加上锁机制，常用的处理方法一般是加上synchronized关键字，目前JDK版本对synchronized已经做了很好的优化，我们不用再考虑其性能，但在实际使用中，往往由于处理不当，导致系统性能的严重下降，那么该如何合理的使用synchronized, 必须对其使用方式有个全面了解，在网上搜寻的资料，给出的是四种使用方式，其实可总结为两种，一个是同步代码块，一个是同步方法体，那么该如何使用，请看下面的测试：

　　准备两个方法，对同一个变量做加法，再对每个方法，分别开十个线程执行：

　　[java]

　　public class ThreadUnit

　　{

　　private int i = 0;

　　private Object obj1 = new Object（）；

　　private Object obj2 = new Object（）；

　　public synchronized Integer doAdd1（Long start） throws Exception

　　{

　　Thread.sleep（100）；

　　++i;

　　Thread.sleep（100）；

　　return i;

　　}

　　public Integer doAdd2（Long start） throws Exception

　　{

　　Thread.sleep（100）；

　　++i;

　　Thread.sleep（100）；

　　return i;

　　}

　　相关代码：

　　[java]

　　// 十个线程同时执行方法2

　　for （int i = 0; i < 10; i++）

　　{

　　new Thread（new MessageThread（1, threadUnit））。start（）；

　　}

　　// 十个线程同时执行方法2

　　for （int j = 0; j < 10; j++）

　　{

　　new Thread（new MessageThread（2, threadUnit））。start（）；

　　}

　　线程处理：

　　[java]

　　public void run（）

　　{

　　try

　　{

　　if （operate == 2）

　　{

　　long start = System.currentTimeMillis（）；

　　int i = threadUnit.doAdd2（start）；

　　long takeTime = System.currentTimeMillis（） - start;

　　System.out.println（"doAdd2（） => i=" + i + ", spendTime=" + takeTime + "ms"）；

　　spendTime += takeTime;

　　}

　　else

　　{

　　long start = System.currentTimeMillis（）；

　　int i = threadUnit.doAdd1（start）；

　　long takeTime = System.currentTimeMillis（） - start;

　　System.out.println（"doAdd1（） => i=" + i + ", spendTime=" + takeTime + "ms"）；

　　spendTime += takeTime;

　　}

　　catch （Exception e）

　　{

　　e.printStackTrace（）；

　　}

　　运行结果：

　　1. 在两个方法体上都加上synchronized

　　[java]

　　public synchronized Integer doAdd1（Long start） throws Exception

　　[java]

　　public synchronized Integer doAdd2（Long start） throws Exception

　　执行结果：

　　[html]

　　doAdd1（） => i=1, spendTime=203ms

　　doAdd2（） => i=2, spendTime=406ms

　　doAdd2（） => i=3, spendTime=609ms

　　doAdd2（） => i=4, spendTime=796ms

　　doAdd2（） => i=5, spendTime=1000ms

　　doAdd2（） => i=6, spendTime=1203ms

　　doAdd2（） => i=7, spendTime=1406ms

　　doAdd2（） => i=8, spendTime=1609ms

　　doAdd2（） => i=9, spendTime=1812ms

　　doAdd2（） => i=10, spendTime=2015ms

　　doAdd2（） => i=11, spendTime=2218ms

　　doAdd1（） => i=12, spendTime=2406ms

　　doAdd1（） => i=13, spendTime=2609ms

　　doAdd1（） => i=14, spendTime=2812ms

　　doAdd1（） => i=15, spendTime=3015ms

　　doAdd1（） => i=16, spendTime=3218ms

　　doAdd1（） => i=17, spendTime=3421ms

　　doAdd1（） => i=18, spendTime=3625ms

　　doAdd1（） => i=19, spendTime=3828ms

　　doAdd1（） => i=20, spendTime=4015ms

　　花费时间：42226ms

　　都是有序执行，变量值没有产生错乱，但花费时间42226ms

　　2.在doAdd1方法上加上synchronized, doAdd2不加。

　　[java]

　　public synchronized Integer doAdd1（Long start） throws Exception

　　执行结果：

　　[java]

　　doAdd1方法加上synchronized:

　　doAdd1（） => i=9, spendTime=204ms

　　doAdd2（） => i=9, spendTime=188ms

　　doAdd1（） => i=10, spendTime=391ms

　　doAdd1（） => i=11, spendTime=610ms

　　doAdd1（） => i=12, spendTime=813ms

　　doAdd1（） => i=13, spendTime=1016ms

　　doAdd1（） => i=14, spendTime=1219ms

　　doAdd1（） => i=15, spendTime=1422ms

　　doAdd1（） => i=16, spendTime=1610ms

　　doAdd1（） => i=17, spendTime=1813ms

　　doAdd1（） => i=18, spendTime=2016ms

　　花费时间：12994ms

　　doAdd2方法瞬间执行完成，之后doAdd1方法则是串行有序执行。这时doAdd2方法获取的变量值已经错乱， doAdd1获取的正常。花费时间：12994ms

　　3. 两个方法在都没使用synchronized前的情况：

　　执行结果：

　　[java]

　　doAdd1（） => i=16, spendTime=203ms

　　doAdd2（） => i=16, spendTime=203ms

　　doAdd1（） => i=16, spendTime=203ms

　　doAdd2（） => i=16, spendTime=203ms

花费时间：4060ms

　　可以看到，两个方法的变量值获取已经错乱，但花费时间最少4060ms

　　4. 使用同步块，在两个方法内采用不同的对象锁：

　　doAdd1:

　　[java]

　　synchronized （obj1）

　　{

　　Thread.sleep（100）；

　　++i;

　　Thread.sleep（100）；

　　return i;

　　}

　　doAdd2:

　　[java]

　　synchronized （obj2）

　　{

　　Thread.sleep（100）；

　　++i;

　　Thread.sleep（100）；

　　return i;

　　}

　　执行结果：

　　[html]

　　doAdd1（） => i=2, spendTime=203ms

　　doAdd2（） => i=2, spendTime=203ms

　　doAdd1（） => i=4, spendTime=406ms

　　doAdd2（） => i=4, spendTime=406ms

　　doAdd1（） => i=6, spendTime=609ms

　　doAdd2（） => i=6, spendTime=609ms

　　doAdd1（） => i=8, spendTime=812ms

　　doAdd2（） => i=8, spendTime=812ms

　　doAdd1（） => i=10, spendTime=1000ms

　　doAdd2（） => i=10, spendTime=1015ms

　　doAdd1（） => i=12, spendTime=1203ms

　　doAdd2（） => i=12, spendTime=1203ms

　　doAdd1（） => i=14, spendTime=1406ms

　　doAdd2（） => i=14, spendTime=1406ms

　　doAdd1（） => i=16, spendTime=1609ms

　　doAdd2（） => i=16, spendTime=1609ms

　　doAdd1（） => i=18, spendTime=1812ms

　　doAdd2（） => i=18, spendTime=1812ms

　　doAdd1（） => i=20, spendTime=2015ms

　　doAdd2（） => i=20, spendTime=2015ms

　　花费时间：22165ms

　　两个方法有序交替执行，互不影响，花费时间：22165ms, 相对加锁同一对象执行的时间缩短。

　　5. 使用同步块，使用方法参数作为对象锁：

　　[java]

　　public Integer doAdd1（Long start） throws Exception

　　{

　　synchronized （start）

　　{

　　Thread.sleep（100）；

　　++i;

　　Thread.sleep（100）；

　　return i;

　　}

　　执行结果：

　　[java]

　　doAdd1（） => i=15, spendTime=203ms

　　doAdd2（） => i=15, spendTime=203ms

　　doAdd1（） => i=15, spendTime=203ms

　　doAdd2（） => i=15, spendTime=203ms

　　doAdd1（） => i=15, spendTime=203ms

　　doAdd2（） => i=15, spendTime=203ms

　　花费时间：4060ms

　　执行效果和第三种情况相同，每个参数作为不同的对象，即便加上synchronized也不能起到锁的效果。

　　6. 把调用的类改为静态类，只在一个方法上加锁：

　　加锁doAdd1方法：

　　[java]

　　public static synchronized Integer doAdd1（Long start） throws Exception

　　执行结果：

　　[html]

　　doAdd1（） => i=9, spendTime=203ms

　　doAdd2（） => i=9, spendTime=203ms

　　doAdd1（） => i=10, spendTime=406ms

　　doAdd1（） => i=11, spendTime=609ms

　　doAdd1（） => i=12, spendTime=812ms

　　doAdd1（） => i=13, spendTime=1015ms

　　doAdd1（） => i=14, spendTime=1218ms

　　doAdd1（） => i=15, spendTime=1406ms

　　doAdd1（） => i=16, spendTime=1609ms

　　doAdd1（） => i=17, spendTime=1812ms

　　doAdd1（） => i=18, spendTime=2015ms

　　花费时间：13135ms

　　和第二种情形类似，没有加锁的doAdd2方法瞬间执行完成， doAdd1方法则是串行有序执行。

　　总结：

　　1. synchronized关键在于锁定的对象，如果是同一对象，那么所有执行线程，必须等待对象锁释放后才能执行，如果是不同对象，那么只对各对象所关联的线程生效。

　　2. synchronized若加在方法体上，默认锁定的是对象本身。对于所有加锁的方法，都是按照串行规则有序执行，对于没有加锁的方法，不受任何影响，静态类同理。

　　3. 合理使用synchronized, 既要保证稳定性，又要保证性能，需要在两者间作出权衡，尽量把synchronized范围细度化，合理控制业务处理流程；对象操作原子化，减少锁的使用；

　　不要盲目在方法体上加synchronized关键字，如果每个方法负责处理的是不同业务，那么尽量采用第四种情形，使用不同的对象锁处理，而不是锁定整个对象。

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