java中的同步机制

Java同步机制浅谈――synchronized对代码作何影响？
Java 对多线程的支持与同步机制深受大家的喜爱，似乎看起来使用了synchronized 关键
字就可以轻松地解决多线程共享数据同步问题。到底如何？――还得对synchronized 关键字
的作用进行深入了解才可定论。
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。