JAVA多线程学习-synchronized辨析

多个对象的多线程和一个对象的多线程，synchronized作用于后者

使用synchronized关键字，多线程程序的运行结果将变得可以控制。synchronized关键字用于保护共享数据。请大家注意"共享数据"，你一定要分清哪些数据是共享数据， JAVA是面向对象的程序设计语言，所以初学者在编写多线程程序时，容易分不清哪些数据是共享数据。请看下面的例子：

public class ThreadTest implements Runnable {

public synchronized void run() {

for(int i=0;i<10;i++) {

System.out.print(" " + i);

}

}

public static void main(String[] args) {

Runnable r1 = new ThreadTest();

Runnable r2 = new ThreadTest();

Thread t1 = new Thread(r1);

Thread t2 = new Thread(r2);

t1.start();

t2.start();

}

}

r1，r2是不同对象，它们的数据不需要共享

　 　在这个程序中，run()被加上了synchronized关键字。在main方法中创建了两个线程。你可能会认为此程序的运行结果一定为：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。但你错了！这个程序中synchronized关键字保护的不是共享数据（其实在这个程序中synchronized关键字没有起到任何作用，此程序 的运行结果是不可预先确定的）。这个程序中的t1,t2是两个对象（r1,r2）的线程。JAVA是面向对象的程序设计语言，不同的对象的数据是不同的， r1,r2有各自的run()方法，而synchronized使同一个对象的多个线程，在某个时刻只有其中的一个线程可以访问这个对象的 synchronized数据。每个对象都有一个"锁标志"，当这个对象的一个线程访问这个对象的某个synchronized数据时，这个对象的所有被 synchronized修饰的数据将被上锁（因为"锁标志"被当前线程拿走了），只有当前线程访问完它要访问的synchronized数据时，当前线 程才会释放"锁标志"，这样同一个对象的其它线程才有机会访问synchronized数据。

public class ThreadTest implements Runnable {

public synchronized void run() {

for(int i=0;i<10;i++) {

System.out.print(" " + i);

}

}

public static void main(String[] args) {

Runnable r = new ThreadTest();

Thread t1 = new Thread(r);

Thread t2 = new Thread(r);

t1.start();

t2.start();

}

}

　 　如果你运行1000次这个程序，它的输出结果也一定每次都是：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。因为这里的synchronized保护的是共享数据。t1,t2是同一个对象（r）的两个线程，当其中的一个线程（例如：t1）开始执行run() 方法时，由于run()受synchronized保护，所以同一个对象的其他线程（t2）无法访问synchronized方法（run方法）。只有当 t1执行完后t2才有机会执行。

 

 

synchronized用到不同地方对代码产生的影响

        总的说来，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。