Java代码质量改进之：同步对象的选择

Posted 2020-12-25 不如来编码

　　在Java中，让线程同步的一种方式是使用synchronized关键字，它可以被用来修饰一段代码块，如下：

     synchronized(被锁的同步对象) {
          // 代码块：业务代码
     }

　　当synchronized被用来修饰代码块的时候表示，如果有多个线程正在执行这段代码块，那么需要等到其中一个线程执行完毕，第二个线程才会再执行它。但是！如果被锁的同步对象没有被正确选择的话，上面的结论是不正确的哦。

到底什么样的对象能够成为一个锁对象（也叫同步对象）？我们在选择同步对象的时候，应当始终注意以下几点：

第一点，需要锁定的对象在多个线程中是可见的、同一个对象

　　“可见的”这是显而易见的，如果对象不可见，就不能被锁定。“同一个对象”，这理解起来也很好理解，如果锁定的不是同一个对象，那又如何来同步两个对象呢？可是，不见得我们在这上面不会犯错误。为了阐述本建议，我们先模拟一个必须使用到锁的场景：火车站卖火车票。一列火车一共有100张票，一共有3个窗口在同时卖票，代码如下：

package com.zuikc.thread;

public class SynchronizedSample01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建
        TicketWindow window1 = new TicketWindow("售票窗口1");
        TicketWindow window2 = new TicketWindow("售票窗口2");
        TicketWindow window3 = new TicketWindow("售票窗口3");

        window1.start();
        window2.start();
        window3.start();
    }

}

class TicketWindow extends Thread {
    // 共100个座位
    static int ticket = 100;

    public TicketWindow(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        // 模拟卖票
        while (ticket > 0) {

            System.out.println(this.getName() + "卖出了座位号:" + ticket);
            ticket--;

            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

　　可是，运行之后，我们发现我们的火车票有些座位被卖了多次，比如：

　　只要多运行几次，我们就会看到不同的结果。但是几乎每次都会有被座位号被卖多次的现象发生。

　　有同学可能会说，简单：加synchronized锁定同步对象，于是我们修改代码：

class TicketWindow extends Thread {
    // 共100个座位
    static int ticket = 100;

    // 定义被锁的同步对象
    Object obj = new Object();

    public TicketWindow(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        // 想要同步的代码块
        synchronized (obj) {
            // 模拟卖票
            while (ticket > 0) {

                System.out.println(this.getName() + "卖出了座位号:" + ticket);
                ticket--;

                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

       运行之后，我们发现结果没有任何的改变。为什么呐？

       因为在3个线程中，我们锁定的不是同一个对象。

       我们看到，被锁的是一个实例变量，如下：

       Object obj = new Object();

       而存在三个线程，就意味着生成了3个obj，每个线程锁定的是这3个不同的obj对象，所以，同步代码块等于没有被同步。

       那应该怎么做呢？最简单的方法是，我们可以把实例变量改成成员变量，即静态变量，如下：

       Static Object obj = new Object();

       然后，再运行售票代码，就发现可以解决这个问题了。不信，试试看。

第二个注意事项：非静态方法中，静态变量不应作为同步对象

　　上面刚说完，要修正第一点中的示例，需要将obj变成static。这似乎和本注意事项有矛盾。实际上，第一点中的示例代码仅出于演示的目的，在编写多线程代码时，我们可以遵循这样的一个原则：类型的静态方法应当保证线程安全，非静态方法不需实现线程安全。而如果将syncObject变成static，就相当于让非静态方法具备线程安全性，这带来的一个问题是，如果应用程序中该类型存在多个实例，在遇到这个锁的时候，都会产生同步，而这可能不是我们原先所愿意看到的。

第三点：值类型（基本数据类型）对象不能作为同步对象

　　实际上，这样的代码也不会通过编译。

值类型在传递另一个线程的时候，会创建一个副本，这相当于每个线程锁定的也是两个对象。故，值类型对象不能作为同步对象。这一点实际也可以归结到第一点中。

第四点，锁定字符串是完全没有必要，而且相当危险的

　　这整个过程看上去和值类型正好相反。字符串在虚拟机中会被暂存到内存里，如果有两个变量被分配了相同内容的字符串，那么这两个引用会被指向同一块内存。所以，如果有两个地方同时使用了synchronized (“abc”)，那么它们实际锁定的是同一个对象，导致整个应用程序被阻滞。

第五点：降低同步对象的可见性

　　同步对象一般来说，不应该是一个public变量，我们应该始终考虑降低同步对象的可见性，将我们的同步对象藏起来，只开放给自己或自己的子类就够了（需要开放给子类的情况其实也不多见）。

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