【併發技術03】傳統執行緒互斥技術—synchronized

在多個執行緒同時操作相同資源的時候，就會遇到併發的問題，如銀行轉賬啊、售票系統啊等。為了避免這些問題的出現，我們可以使用 synchronized 關鍵字來解決，下面針對 synchronized 常見的用法做一個總結。首先寫一個存在併發問題的程式，如下：

public class TraditionalThreadSynchronized {
    public static void main(String[] args) {
        //在靜態方法中不能new內部類的例項物件
        //private Outputer outputer = new Outputer();
        new TraditionalThreadSynchronized().init();
    }
    private void init() {
        final Outputer outputer = new Outputer();
        //執行緒1列印：duoxiancheng
        new Thread(new Runnable() {         
            @Override
            public void run() {
                while(true) {
                    try {
                        Thread.sleep(5);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                    outputer.output1("duoxiancheng");
                }
            }
        }).start();;
        //執行緒2列印：eson15
        new Thread(new Runnable() {         
            @Override
            public void run() {
                while(true) {
                    try {
                        Thread.sleep(5);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                    outputer.output1("eson15");
                }
            }
        }).start();;
    }
    static class Outputer {
        //自定義一個字串列印方法，一個個字元的列印
        public void output1(String name) {
            int len = name.length();
            for(int i = 0; i < len; i++) {
                System.out.print(name.charAt(i));
            }
            System.out.println("");     
        }       
    }
}

在內部類 Outputer 中定義了一個列印字串的方法，一個字元一個字元的列印，這樣比較容易直觀的看出併發問題，因為字元順序打亂了就說明出現問題了。然後在 init 方法中開啟兩個執行緒，一個執行緒列印 “duoxiancheng” ，另一個執行緒列印 “eson15”。看一下執行結果：

eson15duoxianche
ng
eson15
duoxiancheng
duoxiancheng
eson15
esduoxiancheng
on15
duoxiancheng

從輸出的結果中可以看到，已經出現問題了，為了解決這個問題，可以使用 synchronized 同步程式碼塊來對公共部分進行同步操作，但是需要給它一把鎖，這把鎖是一個物件，可以是任意一個物件，但是前提是，兩個執行緒使用的必須是同一個物件鎖才可以，這很好理解。那麼下面在  output1 ()  方法中加入 synchronized 程式碼塊：

static class Outputer {
    private String token = ""; //定義一個鎖
    public void output1(String name) {
        synchronized(token) //任何一個物件都可以作為引數，但是該物件對於兩個執行緒來說是同一個才行
        //如果用name就不行了，因為不同的執行緒進來name是不一樣的，不是同一個name
        {
            int len = name.length();
            for(int i = 0; i < len; i++) {
                System.out.print(name.charAt(i));
            }
            System.out.println("");     
        }
    }
}

經過上面的改造，執行緒安全問題就基本解決了，但是還可以再往下引申，如果在方法上加 synchronized 關鍵字的話，那麼這個同步鎖是什麼呢？我們在 Outputer 類中再寫一個  output2 ()  方法：

static class Outputer {
    private String token = ""; //定義一個鎖
    public void output1(String name) {
        synchronized(token) //任何一個物件都可以作為引數，但是該物件對於兩個執行緒來說是同一個才行
        {
            int len = name.length();
            for(int i = 0; i < len; i++) {
                System.out.print(name.charAt(i));
            }
            System.out.println("");     
        }
    }   
    public synchronized void output2(String name) {
        int len = name.length();
        for(int i = 0; i < len; i++) {
            System.out.print(name.charAt(i));
        }
        System.out.println("");     
    }   
}

方法內部實現邏輯一模一樣，唯一不同的就是 synchronized 加在了方法上，那麼我們讓  init ()  方法中的兩個執行緒中，一個呼叫  output1 ( String name )  方法，另一個呼叫  output2 ( String name )  方法，從結果中能看出，執行緒安全問題又出現了。產生問題的原因不難發現：現在兩個方法都加了 synchronized，但是兩個執行緒在呼叫兩個不同的方法還是出現了問題，也就是說，還是各玩各的……那麼問題就出在這個鎖上，說明兩者並沒有使用同一把鎖！
如果我們把  output1 ()  方法中 synchronized 中的 token 改成 this，再執行就沒問題了，這說明一點： synchronized 關鍵字修飾方法的時候，同步鎖是 this，即等效於程式碼塊   synchronized ( this ) {...} 。
再繼續往下引申，現在在 Outputer 類中再寫一個靜態方法  output3 ( String name ) ，並且也讓 synchronized 去修飾這個靜態方法。

static class Outputer {
    private String token = ""; //定義一個鎖
    public void output1(String name) {
        synchronized(token) //任何一個物件都可以作為引數，但是該物件對於兩個執行緒來說是同一個才行
        {
            int len = name.length();
            for(int i = 0; i < len; i++) {
                System.out.print(name.charAt(i));
            }
            System.out.println("");     
        }
    }   
    public static synchronized void output3(String name) {
        int len = name.length();
        for(int i = 0; i < len; i++) {
            System.out.print(name.charAt(i));
        }
        System.out.println("");     
        }   
    }
}

然後在  init ()  方法中一個執行緒呼叫  output1 ()  方法，另一個執行緒呼叫  output3 ()  方法。毫無疑問，肯定又會出現執行緒安全問題。但是如何解決呢？因為 static 方法在類載入的時候就載入了，所以這個鎖應該是類的位元組碼物件。那麼將 token 改為  Outputer . class  就解決問題了，這說明一點： synchronized 關鍵字修飾 static 方法的時候，同步鎖是該類的位元組碼物件，即等效於程式碼塊   synchronized ( classname . class ) {...} 。
最後再總結一下：

• 同步程式碼塊的鎖是任意物件 。只要不同的執行緒都執行同一個同步程式碼塊的時候，這個鎖隨便設。

• 同步函式的鎖是固定的 this 。當需要和同步函式中的邏輯實行同步的時候，程式碼塊中的鎖必須為 this。

• 靜態同步函式的鎖是該函式所屬類的位元組碼檔案物件 。該物件可以用  this . getClass ()  方法獲取，也可以使用  當前類名. class  表示。

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