Java类锁和对象锁实践

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类锁和对象锁是否会冲突？对象锁和私有锁是否会冲突？通过实例来进行说明。

一、相关约定

为了明确后文的描述，先对本文涉及到的锁的相关定义作如下约定：

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

[code lang=”java”]
public class ObjectLock {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("start time = " + System.currentTimeMillis()+"ms");
LockTestClass test = new LockTestClass();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
Thread thread = new ObjThread(test, i);
thread.start();
}
}
}
[/code]

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）

[code lang=”java”]
public class ObjThread extends Thread {
LockTestClass lock;
int i = 0;

public ObjThread(LockTestClass lock, int i) {
this.lock = lock;
this.i = i;
}

public void run() {
//无锁方法
// lock.noSynMethod(this.getId(),this);
//对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
lock.synInMethod();
//对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
// lock.synOnMethod();
//私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
// lock.synMethodWithObj();
//类锁方法，采用static synchronized increment的方式
LockTestClass.increment();
}
}
[/code]

3.再编写一个锁的测试类LockTestClass，包括各种加锁方法

[code lang=”java”]
public class LockTestClass {
//用于类锁计数
private static int i = 0;
//私有锁
private Object object = new Object();

/**
* &lt;p&gt;
* 无锁方法
*
* @param threadID
* @param thread
*/
public void noSynMethod(long threadID, ObjThread thread) {
System.out.println("nosyn: class obj is " + thread + ", threadId is"
+ threadID);
}

/**
* 对象锁方法1
*/
public synchronized void synOnMethod() {
System.out.println("synOnMethod begins" + ", time = "
+ System.currentTimeMillis() + "ms");
try {
Thread.sleep(2000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("synOnMethod ends");
}

/**
* 对象锁方法2,采用synchronized (this)来加锁
*/
public void synInMethod() {
synchronized (this) {
System.out.println("synInMethod begins" + ", time = "
+ System.currentTimeMillis() + "ms");
try {
Thread.sleep(2000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("synInMethod ends");
}

}

/**
* 对象锁方法3
*/
public void synMethodWithObj() {
synchronized (object) {
System.out.println("synMethodWithObj begins" + ", time = "
+ System.currentTimeMillis() + "ms");
try {
Thread.sleep(2000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("synMethodWithObj ends");
}
}

/**
* 类锁
*/
public static synchronized void increament() {
System.out.println("class synchronized. i = " + i + ", time = "
+ System.currentTimeMillis() + "ms");
i++;
try {
Thread.sleep(2000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("class synchronized ends.");
}

}
[/code]

三、测试结果

1.测试类锁和对象锁，ObjectThread的run方法修改如下：

[code lang=”java”]
public void run() {
//无锁方法
// lock.noSynMethod(this.getId(),this);
//对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
lock.synInMethod();
//对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
// lock.synOnMethod();
//私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
// lock.synMethodWithObj();
//类锁方法，采用static synchronized increment的方式
LockTestClass.increament();
}
[/code]

终端输出：

start time = 1413101360231ms
synInMethod begins, time = 1413101360233ms
synInMethod ends
class synchronized. i = 0, time = 1413101362233ms
synInMethod begins, time = 1413101362233ms
class synchronized ends.
synInMethod ends
class synchronized. i = 1, time = 1413101364233ms
synInMethod begins, time = 1413101364233ms
class synchronized ends.
synInMethod ends
class synchronized. i = 2, time = 1413101366234ms
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：

[code lang=”java”]
public void run() {
//无锁方法
// lock.noSynMethod(this.getId(),this);
//对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
lock.synInMethod();
//对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
// lock.synOnMethod();
//私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
lock.synMethodWithObj();
//类锁方法，采用static synchronized increment的方式
// LockTestClass.increament();
}
[/code]

终端输出：

start time = 1413121912406ms
synInMethod begins, time = 1413121912407ms.
synInMethod ends.
synMethodWithObj begins, time = 1413121914407ms
synInMethod begins, time = 1413121914407ms.
synInMethod ends.
synMethodWithObj ends
synInMethod begins, time = 1413121916407ms.
synMethodWithObj begins, time = 1413121916407ms
synInMethod ends.
synMethodWithObj ends
synMethodWithObj begins, time = 1413121918407ms
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：
public void run() {
		//无锁方法
//		lock.noSynMethod(this.getId(),this);
		//对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
		lock.synInMethod();
		//对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
		lock.synOnMethod();
		//私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
//		lock.synMethodWithObj();
		//类锁方法，采用static synchronized increment的方式
//		LockTestClass.increament();
	}

终端输出：

start time = 1413102913278ms
synInMethod begins, time = 1413102913279ms
synInMethod ends
synInMethod begins, time = 1413102915279ms
synInMethod ends
synOnMethod begins, time = 1413102917279ms
synOnMethod ends
synInMethod begins, time = 1413102919279ms
synInMethod ends
synOnMethod begins, time = 1413102921279ms
synOnMethod ends
synOnMethod begins, time = 1413102923279ms
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。

 

四、参考资料：

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  • 评论 (6)
    • 匿名
    • 2014/10/19 11:40上午

    不需要测试，理解锁机制，也就能判断出来

    • 的确无须测试，写本文的主要目的是想从代码层次直观地理解（更多的是验证性的编码）。另外就是作为其他多线程测试的一个基础demo。

        • 匿名
        • 2014/10/19 5:27下午

        多东西，值得学习

  2. 不错，学习了，我转载下 http://techmi.cn/

    • kent
    • 2014/10/22 9:36下午

    .class 本身就是一个Class的实例 也是对象锁 不明白这篇文章的用意

    • 其实诚如一楼的朋友所说，如果你对Java的锁机制理解得比较透彻的话，其实这篇文章是不值得一读的，因为它只是一篇验证性的文章，而且验证的结论也不高深，三两句话就能说清楚。不过我最初动念头整理这篇文章的缘由是：我很早之前了解过这个问题，但最近想起这个问题时又不是很肻定，然后百度的时候发现绝大部分是支持类锁和对象锁是不一样的，但也有很少一部分文章或答案说二者会发生冲突，却又没发现特别合适能直接运行的代码，因此就稍微整理了一下代码进行测试。而且以前也没有写过类似的比较完整的多线程测试代码，所以也算有点收获。我觉得通过代码测试后得出的结论会印象更深刻一点。所以也就整理了一下。

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