有鎖才有自由

生活中不存在絕對的自由，絕對的自由通常對應的無序和混沌，只有在道德、法律、倫理的約束下的相對自由，才能使人感受到自由。

而在多執行緒程式設計中，鎖是至關重要的，鎖就是道德，就是法律約束，沒有鎖的多執行緒環境將會是混亂的，所有執行緒都在爭奪資源，最後的結果就是導致系統崩潰，而有了鎖之後，多執行緒環境才能穩定高效的工作。

synchronized 關鍵字

synchronized 是我們所說的重量級鎖，所說的重量級是相對於那些自旋鎖(AQS)而言的，比如可重入鎖ReentrantLock。很多人談 synchronized 色變，說它效能差、太重，貌似言之鑿鑿。放在多年前確實如此，但是 Java 1.7、1.8 已經對 synchronized 做了很大優化，其效能和那些輕量級鎖幾乎沒有差距。

所以，我們再程式中其實可以放心的使用它，即使沒有用過，也肯定在一些原始碼裡見過，比如 Netty 中就有很多地方用到了它。

下面開始進入今天的主題，類鎖和例項鎖。看名字就已經很明顯了，類鎖就是所在類上的鎖，例項就是鎖在類例項上的鎖。

例項鎖

類聲明後，我們可以 new 出來很多的例項物件。這時候，每個例項在 JVM 中都有自己的引用地址和堆記憶體空間，這時候，我們就認為這些例項都是獨立的個體，很顯然，在例項上加的鎖和其他的例項就沒有關係，互不影響了。

通常我們使用例項鎖的方式有下面三種：

1、 鎖住實體裡的非靜態變數

非靜態變數是例項自身變數，不會與其他例項共享，所以鎖住實體內宣告的非靜態變數可以實現物件鎖。鎖住同一個變數的方法塊共享同一把鎖。

2、鎖住 this 物件

this 指的是當前物件例項本身，所以，所有使用 synchronized(this)方式的方法都共享同一把鎖。

3、直接鎖非靜態方法

最簡單、最直觀的一種方式，直接加在方法返回型別前。

使用物件鎖的情況，只有使用同一例項的執行緒才會受鎖的影響，多個例項呼叫同一方法也不會受影響。

下面來做個測試，開啟 5 個執行緒，每個執行緒都 new 一個新的例項來分別呼叫上面三種方式的方法，方法完成的動作就是輸出執行緒名稱，然後休眠 10 秒鐘。

public class ObjectLock {

    private Object lock = new Object();

    /**
     * 鎖住非靜態變數
     * @throws InterruptedException
     */
    public void lockObjectField() throws InterruptedException{
        synchronized (lock){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(10*1000);
        }
    }

    /**
     * 鎖住 this 物件 this 就是當前物件例項
     * @throws InterruptedException
     */
    public void lockThis() throws InterruptedException{
        synchronized (this){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(10*1000);
        }
    }

    /**
     * 直接鎖住非靜態方法
     * @throws InterruptedException
     */
    public synchronized void methodLock() throws InterruptedException{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(10*1000);
    }

    public static void main(String[] args){
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread worker = new Thread(new ObjectLockWorker());
            worker.setName("kite-" + i);
            worker.start();
        }
    }

    public static class ObjectLockWorker implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            try {
                ObjectLock objectLock = new ObjectLock();
                // 方式 1
                objectLock.lockObjectField();
                // 方式 2
                //objectLock.lockThis();
                // 方式 3
                //objectLock.methodLock();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
 

我們預測的結果就是每個執行緒都會立刻輸出執行緒名稱，然後各自休眠 10 秒。

分別呼叫方式1、2、3，效果都是一樣的，我們看到輸出結果和我們預測的是一樣的，5 個執行緒都立即輸出執行緒名，然後等待 10 秒，整個程式退出。

類鎖

類鎖是載入類上的，而類資訊是存在 JVM 方法區的，並且整個 JVM 只有一份，方法區又是所有執行緒共享的，所以類鎖是所有執行緒共享的。

使用類鎖的方式有如下方式：
1、鎖住類中的靜態變數

因為靜態變數和類資訊一樣也是存在方法區的並且整個 JVM 只有一份，所以加在靜態變數上可以達到類鎖的目的。

2、直接在靜態方法上加 synchronized

因為靜態方法同樣也是存在方法區的並且整個 JVM 只有一份，所以加在靜態方法上可以達到類鎖的目的。

3、鎖住 xxx.class

對當前類的 .class 屬性加鎖，可以實現類鎖。

類鎖是所有執行緒共享的鎖，所以同一時刻，只能有一個執行緒使用加了鎖的方法或方法體，不管是不是同一個例項。

下面同樣來做個測試，開啟 5 個執行緒，除了呼叫靜態方法的方式，其他兩種方式中每個執行緒都 new 一個新的例項來分別呼叫，方法內完成的動作就是輸出執行緒名稱，然後休眠 10 秒鐘。

public class ClassLock {

    private static Object lock = new Object();

    /**
     * 鎖住靜態變數
     * @throws InterruptedException
     */
    public void lockStaticObjectField() throws InterruptedException{
        synchronized (lock){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(10*1000);
        }
    }

    /**
     * 鎖住靜態方法
     * @throws InterruptedException
     */
    public static synchronized void methodLock() throws InterruptedException{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(10*1000);
    }

    /**
     * 鎖住 xxx.class
     * @throws InterruptedException
     */
    public void lockClass() throws InterruptedException{
        synchronized (ClassLock.class){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(10*1000);
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread worker = new Thread(new ClassLockWorker());
            worker.setName("kite-" + i);
            worker.start();
        }
    }

    public static class ClassLockWorker implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            try {
                ClassLock classLock = new ClassLock();
                // 方式 1
                classLock.lockStaticObjectField();
                // 方式 2
                //ClassLock.methodLock();
                // 方式 3
                //classLock.lockClass();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

我們預測的結果就是剛開始只有1個執行緒搶到鎖，然後輸出執行緒名，之後等待 10 秒中，之後是下一個搶到鎖的執行緒，輸出執行緒名，然後等待 10 秒。直到最後一個搶到鎖的執行緒，整個過程歷時大約 50 秒。

分別呼叫方式1、2、3，觀察執行結果，和我們預測的是一致的。

怎麼樣，面試再考你物件鎖和類鎖的時候，是不是能從容一點兒了呢。看到這裡的同學請注意了，點個「推薦」再走，沒有看到這裡的同學就不用注意了（這不廢話嗎）

你還可以讀：

Java 中的幾種執行緒池不知道你用對了沒有

從 volatile 說起，可見性和有序性是什麼

我們說的 CAS 自旋鎖是什麼

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