我是否需要在Singleton类中使每个方法同步？

Posted 2021-04-08

在下面的多线程编程示例中，Replacer类可以同时被多个线程访问，因此我使类单例并使getInstance()方法同步。我是否还需要使replaceNum()方法同步，假设该方法也将由多个线程调用？

public class Replacer {

  private static Replacer replacer = null;
  private List<Integer> nums;

  private Replacer() {
    nums = new ArrayList<>();
  }

  public static synchronized Replacer getInstance() {
    if (replacer == null) {
      replacer = new Replacer();
    }

    return replacer;
  }

  // Do I need to make below method synchronized?
  public void replaceNum(List<Integer> newNums) {
    if (nums.size() > 0) {
      nums.remove(nums.size() - 1);
    }

    nums.addAll(newNums);
  }
}

答案

对于单身人士来说，这条规则并不特别。这纯粹是：

• 该方法是否需要支持多个调用它的线程，以及
• 如果多个线程在Just The Wrong Time调用它，它会做什么失败

你的replaceNum的答案是“是的，它需要同步”（并且在方法级别是有意义的，因为它内部的所有内容都需要同步）因为它使用ArrayList的方法，这不是线程安全的。作为the Javadoc says：

请注意，此实现不同步。如果多个线程同时访问ArrayList实例，并且至少有一个线程在结构上修改了列表，则必须在外部进行同步。 （结构修改是添加或删除一个或多个元素的任何操作，或显式调整后备数组的大小;仅设置元素的值不是结构修改。）

所以该方法需要同步访问该ArrayList。

鉴于这样的一揽子声明，你必须假设这些方法都不是线程安全的，除非它明确说明它是。 （同样，除非一个类明确表示它是线程安全的，否则你必须假设它不是。）

另一答案

（答案是为an earlier version of the question写的）。

不，您不需要使其同步，因为您从不在结构上更改列表。

如果列表不为空，则只添加到列表中。所以你永远不会添加第一个元素。

这几乎肯定是一个逻辑缺陷，但它回答了所写的问题。

假设您修复了逻辑，并且可以向列表添加元素，并且您想要从多个线程调用它，是的，它应该是同步的。

但其原因并不是ArrayList明确记录为从多个线程访问时需要同步（尽管表明必须以某种方式涉及同步）：

请注意，此实现不同步。如果多个线程同时访问ArrayList实例，并且至少有一个线程在结构上修改了列表，则必须在外部进行同步。 （结构修改是添加或删除一个或多个元素的任何操作，或显式调整后备数组的大小;仅设置元素的值不是结构修改。）

这是您在列表上执行复合操作：如果列表不为空，则删除其最后一个元素;然后添加一个新元素。

第一个位（如果列表不为空，删除其最后一个元素）可能被多个线程弄乱。例如，两个线程可以同时找到列表大小为1;然后一个线程将另一个元素移到另一个元素之前;然后另一个线程试图删除一个现在删除的元素。 KABOOM。

或者，如果两个线程都发现列表为空，则添加可能会混乱，因此不要尝试删除任何内容;然后两者都添加，你最终得到列表中的两个元素。

即使您使用Collections.synchronizedList，如ArrayList文档中的建议，这也不能解决您的问题。重要的是要认识到上面的引用是你必须做的，以保持ArrayList的不变量;它不会强制执行代码的不变量。

您需要能够以原子方式执行此逻辑。整个过程就像一个“单一动作”，由一个独立访问列表的线程完成。这是通过同步完成的。

另一答案

任何更改共享实例状态的方法都应标记为synchronized以确保安全。 synchronized方法“检出”对类的实例（this）的锁定，并且所有同步方法都控制同一个锁，因此在多个方法上使用此关键字将完成这项工作。虽然，如果你希望它被多次调用，你应该尝试在一小段代码上使用synchronize。通常，您应该尽可能少地同步代码以获得最佳性能。

另一答案

如果对方法调用（写入和读取）有多次访问，那么，是的，您需要使用synchronized，因为ArrayList本身并不是线程安全的实现。

就像是：

public synchronized void replaceNum(List<Integer> newNums) {
    if (nums.size() > 0) {
        nums.remove(nums.size() - 1);
    }
    nums.addAll(newNums);
}

另一个选择是你可以使用Vector代替，这使你的实现线程安全。但是，它有自己的性能问题。通常，与非线程安全的对应程序相比，线程安全实现的性能较慢。