关于如何在Integer上实现synchronized

多线程中Integer类型计数问题：为何同步失败及解决方案

最新推荐文章于 2024-05-14 14:35:02 发布

原创最新推荐文章于 2024-05-14 14:35:02 发布 · 432 阅读

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本文探讨了在多线程环境下，使用全局静态Integer变量计数时同步失败的现象，分析了原因——对象地址改变。通过Integer.valueOf()方法固定对象地址并提供了两种解决策略：对象缓存和方法同步。

一、产生了什么问题(What)

设想这样一个场景，我定义了一个全局静态变量count来统计次数，在多线程的情景下，我们的一个解决方案就是对count对象操作时进行同步。然后我们写出了这样一段代码：

public class Main {
   static Integer count=0;



    public static void main(String[] args) {

        Runnable run=()->{
            //在count对象上进行同步
            synchronized (count){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入");
                count++;
                try {
                    //为了演示效果，阻塞线程
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"退出");
                }
            }
        };

        Thread t1=new Thread(run,"thread-1");
        Thread t2=new Thread(run,"thread-2");
        t1.start();

        try {
            //主线程休眠100ms，以保证线程t1修改count
            Thread.sleep(1000);
            t2.start();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在理想情况下，允许结果应该为：

//0s后
thread-1进入
//5s后
thread-1退出
//5s后
thread-2进入
//10s后
thread-2退出

然后，实际允许结果为：

//0s后
thread-1进入
//1s后
thread-2进入
//5s后
thread-1退出
//6s后
thread-2退出

可见，在Integer类型的变量count上同步失败。

二、问题怎么产生的(Why)

在count上同步失败，说明t1和t2线程拿到的不是同一个锁，也就是说count对象的地址发生了改变。下面借助joI-core来验证地址是否发生改变:
测试代码：

import org.openjdk.jol.vm.VM;

public class Main {
   static Integer count=0;
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(VM.current().addressOf(count));
        count++;
        System.out.println(VM.current().addressOf(count));
    }
}

运行结果:

3590308504
3590308520

count++操作使对象地址发生了改变，因此导致同步失败。事实上对count对象做运算都会导致对象地址改变。类似的还有String以及基本类型的包装类。

三、如何解决(How)

3.1 通过Integer.valueOf()获取到[-128,127]的对象。

以下是Integer.valueOf()方法的源码

    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

如果i在[-128,127]范围内，是直接返回cache中的对象的，自身的count对象不会地址不会发生改变。
这个方法虽然可行，但最大只能计数到127。

3.1 将++操作封装成一个方法，对方法同步。

将count++操作封装为一个同步的方法：

   static Integer count=0;
    public static synchronized void add(){
        count++;
    }

Runable调用add()方法:

  Runnable run=()->{
          //调用同步方法
          add();
        };