c3 Threads - Synchronization

最新推荐文章于 2025-03-12 14:16:25 发布

原创最新推荐文章于 2025-03-12 14:16:25 发布 · 679 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#Synchronization #network

java网络编程专栏收录该内容

24 篇文章

订阅专栏

本文深入探讨Java中的同步机制，包括同步代码块与方法的使用，解释如何正确地使用synchronized关键字来确保线程安全。此外，还介绍了几种替代同步机制的方法，如利用不可变对象、原子变量等手段来提高并发性能。

Synchronized Blocks

synchronized (System.out) {
  System.out.print(input + ": ");
  System.out.print(DatatypeConverter.printHexBinary(digest));
  System.out.println();
}

当多线程访问共享资源时，必须考虑同步！

同步只所以成为问题，只有在两个或多个线程同时拥有同一个对象的引用时！比如System.out，PrintStream对象，out是System的静态对象，所有线程用的是只能是同一个。即使不是静态对象，也会引起conflict。

假设LogFile代表日志文件，所有线程都需要访问同一个LogFile对象。

public class LogFile {
  private Writer out;
  public LogFile(File f)
    FileWriter fw = new 
    this.out = new Buffe
  }
  public void writeEntry
    Date d = new Date();
    out.write(d.toString）;
    out.write('\t');
    out.write(message);
    out.write("\r\n");
  }
  public void close() th
    out.flush();
    out.close();
  }
}

所有线程都拥有同一个LogFile对象的引用，当一个线程调用writeEntry打印了日期后，第二个线程进来也调用该方法，发生冲突！

在这里有2种同步代码块的方式：

 public void writeEntry(String message) throws IOException {
    synchronized (out) {
      Date d = new Date();
      out.write(d.toString());
      out.write('\t');
      out.write(message);
      out.write("\r\n");
    }
  }

public void writeEntry(String message) throws IOException {
  synchronized (this) {
    Date d = new Date();
    out.write(d.toString());
    out.write('\t');
    out.write(message);
    out.write("\r\n");
  }
}

只要保证synchronized（lock），lock唯一就行。在这里LogFile对象是唯一的，就能保证out和this是唯一的。

Synchronized Method

public synchronized void writeEntry(String message) throws IOException {
  Date d = new Date();
  out.write(d.toString());
  out.write('\t');
  out.write(message);
  out.write("\r\n");
}

同步方法的lock其实是当前对象本身，即synchronized（this）。

同步方法并非是对所有同步问题通用的解决方案。首先，会导致服务器性能下降，其次，死锁的可能性会增大，第三，更重要的是，你要同步的并不总是对象本身，用同步方法同步的是对象本身，可能会使你真正该同步的对象没有被同步！比如上例中，要真正同步的是“out”，避免2个线程同时写入out，但是如果有和LogFile无关的类拥有了out的引用，那同步的目的就没有达到！（因为同步的是LogFile对象本身，而不是out）。然而在该例中是有效的原因是，out是一个私有的instance variable，从未对外暴漏过该对象的引用，对其他对象来说要想调用out的方法，只有通过LogFile类。因此，这里同步LogFile对象和同步out效果是一样的。

Alternatives to Synchronization

Synchronization并不总是解决因线程调度引起的不一致问题的最佳方案，有许多其他方案可以完全替换Synchronization。

1，只要可以就使用local variable，而不用field。局部变量不存在同步问题，因为进入方法时，vm创建局部变量，当方法调用结束，局部变量失效，在方法外部是无法访问局部变量的。因此，局部变量不可能被不同线程共享，每个线程都会有一套自己的局部变量。

2，方法的参数是基本类型的是线程安全的，因为对基础类型的参数，java传递的是值，而不是引用。这种方法，一般或者说应该实现成静态的。

方法参数是对象类型的比较“trickier”，因为传递的是对象的引用！

3，Immutable ！

String类是线程安全的，因为它是不可变的，一般String对象被创建，任何线程都无法再修改它。

StringBuild 是线程不安全的！

构造方法一般不需要考虑线程安全问题，因为在构造方法返回前是不会有线程能拥有对象的引用的！

把一个类实现成不可变的，是最简单的实现线程安全的方法。只需要把它的所有field设置成private和final型，并且不提供修改它们的方法。java中有很多这样的类，比如java.lang.String，java.lang.Integer,java.lang.Double 等。

4，把一个线程不安全的类作为一个线程安全的类的私有的field。只要the containing class 访问那个不安全的类时使用的是安全的方式，并且不把那个不安全类的对象的引用泄露给其他类。

5，还可以使用可变的但是设计上是线程安全的类，从java.util.concurrent.atomic这个包。比如，不用int，而用AtomicInteger。

6，对Collection，比如Map，Set，可以用java.util.Collections包装成线程安全的。比如，对Set， Collections.synchronizedSet(foo)，对List， Collections.synchronizedList(foo) 等。使用Collections.synchronizedSet/List/Map返回的Collection，不管是访问原来的，还是包装过的，都会是线程安全的。

注意，只有仅仅一个方法调用才是原子的。如果你想基于原子值做连续2次操作，而不想被interruption，那必须得同步！比如，一个list通过Collections.synchronizedList()是安全的了，要对该list迭代，要保证安全，就需要同步！因为迭代连续调用了多个原子操作。尽管每次方法调用是安全的，原子的，但是如果没有同步，一系列的原子操作连续操作的话就会不安全！