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Java中synchronized用法


 

     Java代码

  package nlc.tools.common;

  public class TextThread {

  /**

  * @param args

  */

  public static void main(String[] args) {

  TxtThread tt = new TxtThread();

  new Thread(tt).start();

  new Thread(tt).start();

  new Thread(tt).start();

  new Thread(tt).start();

  }

  }

  class TxtThread implements Runnable {

  int num = 100;

  String str = new String();

  public void run() {

  while (true) {

  synchronized (str) {

  if (num > 0) {

  try {

  Thread.sleep(10);

  } catch (Exception e) {

  e.getMessage();

  }

  System.out.println(Thread.currentThread().getName()

  + " this is " + num--);

  }

  }

  }

  }

  }

  上面的例子中为了制造一个时间差,也就是出错的机会,使用了Thread.sleep(10)。

  Java对多线程的支持与同步机制深受大家的喜爱,似乎看起来使用了synchronized关键字就可以轻松地解决多线程共享数据同步问题。到底如何?――还得对synchronized关键字的作用进行深入了解才可定论。

  总的说来,synchronized关键字可以作为函数的修饰符,也可作为函数内的语句,也就是平时说的同步方法和同步语句块。如果再细的分类,synchronized可作用于instance变量、object reference(对象引用)、static函数和class literals(类名称字面常量)身上。

  在进一步阐述之前,我们需要明确几点:

  A.无论synchronized关键字加在方法上还是对象上,它取得的锁都是对象,而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问。

  B.每个对象只有一个锁(lock)与之相关联。

  C.实现同步是要很大的系统开销作为代价的,甚至可能造成死锁,所以尽量避免无谓的同步控制。

  接着来讨论synchronized用到不同地方对代码产生的影响:

  假设P1、P2是同一个类的不同对象,这个类中定义了以下几种情况的同步块或同步方法,P1、P2就都可以调用它们。

  1.把synchronized当作函数修饰符时,示例代码如下:

  Java代码

  Public synchronized void methodAAA() {

  //….

  }

  这也就是同步方法,那这时synchronized锁定的是哪个对象呢?它锁定的是调用这个同步方法对象。也就是说,当一个对象P1在不同的线程中执行这个同步方法时,它们之间会形成互斥,达到同步的效果。但是这个对象所属的Class所产生的另一对象P2却可以任意调用这个被加了synchronized关键字的方法。

  上边的示例代码等同于如下代码:

  Java代码

  public void methodAAA() {

  synchronized (this) {//(1)

  //…..

  }

  }

  (1)处的this指的是什么呢?它指的就是调用这个方法的对象,如P1。可见同步方法实质是将synchronized作用于object reference。――那个拿到了P1对象锁的线程,才可以调用P1的同步方法,而对P2而言,P1这个锁与它毫不相干,程序也可能在这种情形下摆脱同步机制的控制,造成数据混乱:(

  2.同步块,示例代码如下:

  Java代码

  public void method3(SomeObject so) {

  synchronized(so) {

  //…..

  }

  }

  这时,锁就是so这个对象,谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。当有一个明确的对象作为锁时,就可以这样写程序,但当没有明确的对象作为锁,只是想让一段代码同步时,可以创建一个特殊的instance变量(它得是一个对象)来充当锁:

  Java代码

  class Foo implements Runnable {

  private byte[] lock = new byte[0];// 特殊的instance变量

  Public void methodA() {

  synchronized(lock) { //… }

  }

  //…..

  }

  注:零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码:生成零长度的byte[]对象只需3条操作码,而Object lock = new Object()则需要7行操作码。

  3.将synchronized作用于static 函数,示例代码如下:

  Java代码

  Class Foo {

  public synchronized static void methodAAA() {// 同步的static 函数

  //….

  }

  public void methodBBB() {

  synchronized(Foo.class);//class literal(类名称字面常量)

  }

  }

  代码中的methodBBB()方法是把class literal作为锁的情况,它和同步的static函数产生的效果是一样的,取得的锁很特别,是当前调用这个方法的对象所属的类(Class,而不再是由这个Class产生的某个具体对象了)。

  记得在《Effective Java》一书中看到过将 Foo.class和 P1.getClass()用于作同步锁还不一样,不能用P1.getClass()来达到锁这个Class的目的。P1指的是由Foo类产生的对象。

  可以推断:如果一个类中定义了一个synchronized的static函数A,也定义了一个synchronized 的instance函数B,那么这个类的同一对象Obj在多线程中分别访问A和B两个方法时,不会构成同步,因为它们的锁都不一样。A方法的锁是Obj所属的那个Class,而B的锁是Obj这个对象。

  小结如下:

  搞清楚synchronized锁定的是哪个对象,就能帮助我们设计更安全的多线程程序。

  还有一些技巧可以让我们对共享资源的同步访问更加安全:

  1.定义private 的instance变量+它的 get方法,而不要定义public/protected的instance变量。如果将变量定义为public,对象在外界可以绕过同步方法的控制而直接取得它,并改动它。这也是JavaBean的标准实现方式之一。

  2.如果instance变量是一个对象,如数组或ArrayList什么的,那上述方法仍然不安全,因为当外界对象通过get方法拿到这个instance对象的引用后,又将其指向另一个对象,那么这个private变量也就变了,岂不是很危险。这个时候就需要将get方法也加上synchronized同步,并且,只返回这个private对象的clone()――这样,调用端得到的就是对象副本的引用了。