白玉成的專欄

synchronized的一個簡單例子

上面的例子中為了制造一個時間差,也就是出錯的機會,使用了Thread.sleep(10)
　　Java對多線程的支持與同步機制深受大家的喜愛，似乎看起來使用了synchronized關鍵字就可以輕松地解決多線程共享數據同步問題。到底如何？――還得對synchronized關鍵字的作用進行深入了解才可定論。
　　總的說來，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。