JAVA线程安全之synchronized关键字的正确用法

Posted 2022-06-30 yaerfeng

JAVA线程安全关于synchronized关键字的用法，今天才知道原来我一直错了。以为用了synchronized关键字包住了代码就可以线程同步安全了。

测试了下。发现是完全的错了。synchronized必须正确的使用才是真正的线程安全。。。虽然知道这种写法，一直以为却由于懒而用了错误的方法。

看来基础还没有打好。仍需复习加强！工作中犯这种错误是不可原谅的，要知道使用synchronized关键字的地方都是数据敏感的！汗一把。。。

先贴代码：

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;
	
	//这种做法其实是非线程安全的
	public synchronized void print1(int v) 
		for (int i = 0; i < 100; i++) 
			System.out.print(v);
		
	

	public void print2(int v) 
		//线程安全
		synchronized (MyThread.class) 
			for (int i = 0; i < 100; i++) 
				System.out.print(v);
			
		
	

	public void run() 
		print1(val);
		// print2(val);
	

还是为了偷懒，汗一把。。。程序员总是懒的吧。能少写就少写。我把MyThread写成了一个匿名的最终的内部类，方便调用。它用了最直接的继承Thread来实现一个线程类，定义需要运行的run()方法。

首先注释了print2()方法，看看print1()的结果如何。print1()是一个使用了synchronized关键字定义的方法，我一直以为这样也可以实现线程安全。殊不知，我错了。

我们来直接运行main()方法。控制台打印结果如下：

1212111121212121212121212121212121212121222222212121212。。。

是一连串1和2交叉打印的结果。而我main方法中是先运行m1再运行m2的，显示没有做到线程同步！

MyThread m1 = new MyThread(1);
MyThread m2 = new MyThread(2);
m1.start();
m2.start();

接下来我们注释掉run方法中的print1()，运行print2()；

控制台打印如下：

11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111112222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

线程果然是安全了，一直以为也知道这种写法，但由于这种写法代码稍微多点也就没怎么考虑，今天才意识到这种错误。看来有时候不懒还是有好处的。打好基础很重要。纠正的长期以来的一个错误。

下面我们来看看具体原因。

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：

　　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：

　　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：

　　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：

　　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：

　　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这个对象，而B的锁是Obj所属的那个Class。
　　

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。

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