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實例解析Java中的synchronized關鍵字與線程安全問題
來源:易賢網 閱讀:1265 次 日期:2016-08-08 13:56:04
溫馨提示:易賢網小編為您整理了“實例解析Java中的synchronized關鍵字與線程安全問題”,方便廣大網友查閱!

首先要清楚的是synchronized鎖住的不是代碼而是對象,因而在編寫相關的代碼塊時要注意線程同步安全問題,下面就來以實例解析Java中的synchronized關鍵字與線程安全問題

首先來回顧一下synchronized的基本使用:

synchronized代碼塊,被修飾的代碼成為同步語句塊,其作用的范圍是調用這個代碼塊的對象,我們在用synchronized關鍵字的時候,能縮小代碼段的范圍就盡量縮小,能在代碼段上加同步就不要再整個方法上加同步。這叫減小鎖的粒度,使代碼更大程度的并發。

synchronized方法,被修飾的方法成為同步方法,其作用范圍是整個方法,作用對象是調用這個方法的對象。

synchronized靜態方法,修飾一個static靜態方法,其作用范圍是整個靜態方法,作用對象是這個類的所有對象。

synchronized類,其作用范圍是Synchronized后面括號括起來的部分synchronized(className.class),作用的對象是這個類的所有對象。

synchronized()  ()中是鎖住的對象, synchronized(this)鎖住的只是對象本身,同一個類的不同對象調用的synchronized方法并不會被鎖住,而synchronized(className.class)實現了全局鎖的功能,所有這個類的對象調用這個方法都受到鎖的影響,此外()中還可以添加一個具體的對象,實現給具體對象加鎖。

synchronized (object) {

 //在同步代碼塊中對對象進行操作 

}

synchronized關鍵字與線程安全

以為用了synchronized關鍵字包住了代碼就可以線程同步安全了。測試了下。發現是完全的錯了。synchronized必須正確的使用才是真正的線程安全。。。雖然知道這種寫法,一直以為卻由于懶而用了錯誤的方法。

看來基礎還沒有打好。仍需復習加強!工作中犯這種錯誤是不可原諒的,要知道使用synchronized關鍵字的地方都是數據敏感的!汗一把。。。

先貼代碼:

package com; 

<

public class ThreadTest { 

 public static void main(String[] args) { 

  MyThread m1 = new MyThread(1); 

  MyThread m2 = new MyThread(2); 

  m1.start(); 

  m2.start(); 

 } 

<

final class MyThread extends Thread { 

 private int val; 

<

 public MyThread(int v) { 

  val = v; 

 } 

 //這種做法其實是非線程安全的 

 public synchronized void print1(int v) { 

  for (int i = 0; i < 100; i++) { 

   System.out.print(v); 

  } 

 } 

<

 public void print2(int v) { 

  //線程安全 

  synchronized (MyThread.class) { 

   for (int i = 0; i < 100; i++) { 

    System.out.print(v); 

   } 

  } 

 } 

<

 public void run() { 

  print1(val); 

  // print2(val); 

 } 

還是為了偷懶,汗一把。。。程序員總是懶的吧。能少寫就少寫。我把MyThread寫成了一個匿名的最終的內部類,方便調用。它用了最直接的繼承Thread來實現一個線程類,定義需要運行的run()方法。

首先注釋了print2()方法,看看print1()的結果如何。print1()是一個使用了synchronized關鍵字定義的方法,我一直以為這樣也可以實現線程安全。殊不知,我錯了。

我們來直接運行main()方法。控制臺打印結果如下:

代碼如下:

1212111121212121212121212121212121212121222222212121212。。。

是一連串1和2交叉打印的結果。而我main方法中是先運行m1再運行m2的,顯示沒有做到線程同步!

MyThread m1 = new MyThread(1); 

MyThread m2 = new MyThread(2); 

m1.start(); 

m2.start(); 

接下來我們注釋掉run方法中的print1(),運行print2();

控制臺打印如下:

代碼如下:

11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111112222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

線程果然是安全了,一直以為也知道這種寫法,但由于這種寫法代碼稍微多點也就沒怎么考慮,今天才意識到這種錯誤。看來有時候不懶還是有好處的。打好基礎很重要。糾正的長期以來的一個錯誤。

下面我們來看看具體原因。

synchronized關鍵字可以作為函數的修飾符,也可作為函數內的語句,也就是平時說的同步方法和同步語句塊。如果再細的分類,synchronized可作用于instance變量、object reference(對象引用)、static函數和class literals(類名稱字面常量)身上。

在進一步闡述之前,我們需要明確幾點:

A.無論synchronized關鍵字加在方法上還是對象上,它取得的鎖都是對象,而不是把一段代碼或函數當作鎖――而且同步方法很可能還會被其他線程的對象訪問。

B.每個對象只有一個鎖(lock)與之相關聯。

C.實現同步是要很大的系統開銷作為代價的,甚至可能造成死鎖,所以盡量避免無謂的同步控制。

接著來討論synchronized用到不同地方對代碼產生的影響:

假設P1、P2是同一個類的不同對象,這個類中定義了以下幾種情況的同步塊或同步方法,P1、P2就都可以調用它們。

1. 把synchronized當作函數修飾符時,示例代碼如下:

Public synchronized void methodAAA() 

//…. 

這也就是同步方法,那這時synchronized鎖定的是哪個對象呢?它鎖定的是調用這個同步方法對象。也就是說,當一個對象P1在不同的線程中執行這個同步方法時,它們之間會形成互斥,達到同步的效果。但是這個對象所屬的Class所產生的另一對象P2卻可以任意調用這個被加了synchronized關鍵字的方法。

上邊的示例代碼等同于如下代碼:

public void methodAAA() 

synchronized (this) // (1) 

//….. 

(1)處的this指的是什么呢?它指的就是調用這個方法的對象,如P1。可見同步方法實質是將synchronized作用于object reference。――那個拿到了P1對象鎖的線程,才可以調用P1的同步方法,而對P2而言,P1這個鎖與它毫不相干,程序也可能在這種情形下擺脫同步機制的控制,造成數據混亂!

2.同步塊,示例代碼如下:

public void method3(SomeObject so) 

synchronized(so) 

//….. 

}

這時,鎖就是so這個對象,誰拿到這個鎖誰就可以運行它所控制的那段代碼。當有一個明確的對象作為鎖時,就可以這樣寫程序,但當沒有明確的對象作為鎖,只是想讓一段代碼同步時,可以創建一個特殊的instance變量(它得是一個對象)來充當鎖:

class Foo implements Runnable 

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

Public void methodA() 

synchronized(lock) { //… } 

//….. 

注:零長度的byte數組對象創建起來將比任何對象都經濟――查看編譯后的字節碼:生成零長度的byte[]對象只需3條操作碼,而Object lock = new Object()則需要7行操作碼。

3.將synchronized作用于static 函數,示例代碼如下:

Class Foo 

public synchronized static void methodAAA() // 同步的static 函數 

//…. 

public void methodBBB() 

synchronized(Foo.class) // class literal(類名稱字面常量) 

代碼中的methodBBB()方法是把class literal作為鎖的情況,它和同步的static函數產生的效果是一樣的,取得的鎖很特別,是當前調用這個方法的對象所屬的類(Class,而不再是由這個Class產生的某個具體對象了)。

記得在《Effective Java》一書中看到過將 Foo.class和 P1.getClass()用于作同步鎖還不一樣,不能用P1.getClass()來達到鎖這個Class的目的。P1指的是由Foo類產生的對象。

可以推斷:如果一個類中定義了一個synchronized的static函數A,也定義了一個synchronized 的instance函數B,那么這個類的同一對象Obj在多線程中分別訪問A和B兩個方法時,不會構成同步,因為它們的鎖都不一樣。A方法的鎖是Obj這個對象,而B的鎖是Obj所屬的那個Class。

小結如下:

搞清楚synchronized鎖定的是哪個對象,就能幫助我們設計更安全的多線程程序。

還有一些技巧可以讓我們對共享資源的同步訪問更加安全:

1.定義private 的instance變量+它的 get方法,而不要定義public/protected的instance變量。如果將變量定義為public,對象在外界可以繞過同步方法的控制而直接取得它,并改動它。這也是JavaBean的標準實現方式之一。

2.如果instance變量是一個對象,如數組或ArrayList什么的,那上述方法仍然不安全,因為當外界對象通過get方法拿到這個instance對象的引用后,又將其指向另一個對象,那么這個private變量也就變了,豈不是很危險。這個時候就需要將get方法也加上synchronized同步,并且,只返回這個private對象的clone()――這樣,調用端得到的就是對象副本的引用了。

總結一些synchronized注意事項:

當兩個并發線程訪問同一個對象中的synchronized代碼塊時,在同一時刻只能有一個線程得到執行,另一個線程受阻塞,必須等待當前線程執行完這個代碼塊以后才能執行該代碼塊。兩個線程間是互斥的,因為在執行synchronized代碼塊時會鎖定當前的對象,只有執行完該代碼塊才能釋放該對象鎖,下一個線程才能執行并鎖定該對象。

當一個線程訪問object的一個synchronized(this)同步代碼塊時,另一個線程仍然可以訪問該object中的非synchronized(this)同步代碼塊。(兩個線程使用的是同一個對象)

當一個線程訪問object的一個synchronized(this)同步代碼塊時,其他線程對object中所有其它synchronized(this)同步代碼塊的訪問將被阻塞(同上,兩個線程使用的是同一個對象)。

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