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Java多线程初学者指南(10):使用Synchronized关键字同步类方法

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上一篇:Java多线程初学者指南(9):为什么要进行数据同步

要想解决“脏数据”的问题,最简单的方法就是使用synchronized关键字来使run方法同步,代码如下:

public synchronized void run()
{
     
}

从上面的代码可以看出,只要在voidpublic之间加上synchronized关键字,就可以使run方法同步,也就是说,对于同一个Java类的对象实例,run方法同时只能被一个线程调用,并当前的run执行完后,才能被其他的线程调用。即使当前线程执行到了run方法中的yield方法,也只是暂停了一下。由于其他线程无法执行run方法,因此,最终还是会由当前的线程来继续执行。先看看下面的代码:

sychronized关键字只和一个对象实例绑定

  class Test
  {
        
public synchronized void method()
       {
            
       }
  }
   
  
public class Sync implements Runnable
  {
       
private Test test;
       
public void run()
       {
            test.method();
       }
      
public Sync(Test test)
       {
          
this.test = test;
       }
      
public static void main(String[] args) throws Exception
       {
           Test test1 
=  new Test();
           Test test2 
=  new Test();
           Sync sync1 
= new Sync(test1);
           Sync sync2 
= new Sync(test2);
          
new Thread(sync1).start();
          
new Thread(sync2).start(); 
       }
   }

Test类中的method方法是同步的。但上面的代码建立了两个Test类的实例,因此,test1test2method方法是分别执行的。要想让method同步,必须在建立Sync类的实例时向它的构造方法中传入同一个Test类的实例,如下面的代码所示:

Sync sync1 = new Sync(test1);
    不仅可以使用synchronized来同步非静态方法,也可以使用synchronized来同步静态方法。如可以按如下方式来定义method方法:
class Test 
{
    public static synchronized void method() {   }
}

建立Test类的对象实例如下:

Test test = new Test();

对于静态方法来说,只要加上了synchronized关键字,这个方法就是同步的,无论是使用test.method(),还是使用Test.method()来调用method方法,method都是同步的,并不存在非静态方法的多个实例的问题。

23种设计模式中的单件(Singleton)模式如果按传统的方法设计,也是线程不安全的,下面的代码是一个线程不安全的单件模式。

package test;

// 线程安全的Singleton模式
class Singleton
{
    
private static Singleton sample;

    
private Singleton()
    {
    }
    
public static Singleton getInstance()
    {
        
if (sample == null)
        {
            Thread.yield(); 
// 为了放大Singleton模式的线程不安全性
            sample = new Singleton();
        }
        
return sample;
    }
}
public class MyThread extends Thread
{
    
public void run()
    {
        Singleton singleton 
= Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton.hashCode());
    }
    
public static void main(String[] args)
    {
        Thread threads[] 
= new Thread[5];
        
for (int i = 0; i < threads.length; i++)
            threads[i] 
= new MyThread();
        
for (int i = 0; i < threads.length; i++)
            threads[i].start();
    }
}

在上面的代码调用yield方法是为了使单件模式的线程不安全性表现出来,如果将这行去掉,上面的实现仍然是线程不安全的,只是出现的可能性小得多。

程序的运行结果如下:

25358555
26399554
7051261
29855319
5383406

上面的运行结果可能在不同的运行环境上有所有同,但一般这五行输出不会完全相同。从这个输出结果可以看出,通过getInstance方法得到的对象实例是五个,而不是我们期望的一个。这是因为当一个线程执行了Thread.yield()后,就将CPU资源交给了另外一个线程。由于在线程之间切换时并未执行到创建Singleton对象实例的语句,因此,这几个线程都通过了if判断,所以,就会产生了建立五个对象实例的情况(可能创建的是四个或三个对象实例,这取决于有多少个线程在创建Singleton对象之前通过了if判断,每次运行时可能结果会不一样)。

要想使上面的单件模式变成线程安全的,只要为getInstance加上synchronized关键字即可。代码如下:

public static synchronized Singleton getInstance() {   }

当然,还有更简单的方法,就是在定义Singleton变量时就建立Singleton对象,代码如下:

private static final Singleton sample = new Singleton();

然后在getInstance方法中直接将sample返回即可。这种方式虽然简单,但不知在getInstance方法中创建Singleton对象灵活。读者可以根据具体的需求选择使用不同的方法来实现单件模式。

在使用synchronized关键字时有以下四点需要注意:

1.  synchronized关键字不能继承。

虽然可以使用synchronized来定义方法,但synchronized并不属于方法定义的一部分,因此,synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字,而在子类中覆盖了这个方法,在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的,而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。当然,还可以在子类方法中调用父类中相应的方法,这样虽然子类中的方法不是同步的,但子类调用了父类的同步方法,因此,子类的方法也就相当于同步了。这两种方式的例子代码如下:

在子类方法中加上synchronized关键字

class Parent
{
   
public synchronized void method() {   }
}
class Child extends Parent
{
   
public synchronized void method() {   }
}

在子类方法中调用父类的同步方法

class Parent
{
    public synchronized void method() {   }
}
class Child extends Parent
{
    
public void method() { super.method();   }
}

2.  在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。

3.  构造方法不能使用synchronized关键字,但可以使用下节要讨论的synchronized块来进行同步。

4.  synchronized可以自由放置。

在前面的例子中使用都是将synchronized关键字放在方法的返回类型前面。但这并不是synchronized可放置唯一位置。在非静态方法中,synchronized还可以放在方法定义的最前面,在静态方法中,synchronized可以放在static的前面,代码如下:

public synchronized void method();
synchronized public void method();
public static synchronized void method();
public synchronized static void method();
synchronized public static void method();

但要注意,synchronized不能放在方法返回类型的后面,如下面的代码是错误的:

public void synchronized method();
public static void synchronized method();

synchronized关键字只能用来同步方法,不能用来同步类变量,如下面的代码也是错误的。

public synchronized int n = 0;
public static synchronized int n = 0;

虽然使用synchronized关键字同步方法是最安全的同步方式,但大量使用synchronized关键字会造成不必要的资源消耗以及性能损失。虽然从表面上看synchronized锁定的是一个方法,但实际上synchronized锁定的是一个类。也就是说,如果在非静态方法method1method2定义时都使用了synchronized,在method1未执行完之前,method2是不能执行的。静态方法和非静态方法的情况类似。但静态和非静态方法不会互相影响。看看如下的代码:

package test;

public class MyThread1 extends Thread
{
    
public String methodName;

    
public static void method(String s)
    {
        System.out.println(s);
        
while (true)
            ;
    }
    
public synchronized void method1()
    {
        method(
"非静态的method1方法");
    }
    
public synchronized void method2()
    {
        method(
"非静态的method2方法");
    }
    
public static synchronized void method3()
    {
        method(
"静态的method3方法");
    }
    
public static synchronized void method4()
    {
        method(
"静态的method4方法");
    }
    
public void run()
    {
        
try
        {
            getClass().getMethod(methodName).invoke(
this);
        }
        
catch (Exception e)
        {
        }
    }
    
public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        MyThread1 myThread1 
= new MyThread1();
        
for (int i = 1; i <= 4; i++)
        {
            myThread1.methodName 
= "method" + String.valueOf(i);
            
new Thread(myThread1).start();
            sleep(
100);
        }
    }
}

运行结果如下:

非静态的method1方法
静态的method3方法

    从上面的运行结果可以看出,method2method4method1method3未结束之前不能运行。因此,我们可以得出一个结论,如果在类中使用synchronized关键字来定义非静态方法,那将影响这个中的所有使用synchronized关键字定义的非静态方法。如果定义的是静态方法,那么将影响类中所有使用synchronized关键字定义的静态方法。这有点象数据表中的表锁,当修改一条记录时,系统就将整个表都锁住了,因此,大量使用这种同步方式会使程序的性能大幅度下降。

下一篇:Java多线程初学者指南(11):使用Synchronized块同步方法





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posted on 2009-03-20 13:05 银河使者 阅读(9527) 评论(4)  编辑  收藏 所属分类: java 原创多线程

评论

# re: Java多线程初学者指南(10):使用Synchronized关键字同步类方法  回复  更多评论   

我想问一下:

MyThread myThread = new MyThread();
new Thread(myThread).start();

这里可不可以直接写成:
MyThread myThread = new MyThread();
myThread.start();

我试了一下,这种方法可以直接运行,请问这两种方法有什么不同?
2009-03-20 16:23 | lveyo

# re: Java多线程初学者指南(10):使用Synchronized关键字同步类方法  回复  更多评论   

@lveyo
这两种方法没什么太大的区别,如果用第一种myThread相当于一个回调对象,调用start方法时调用了myThread对象中的run方法。但有一个区别,如果用第一种方法,MyThread类可以实现Runnable接口,也可以继承Thread类,而使用第二种方法,MyThread只能是Thread类的只类,如果只实现Runnable接口的类是不能用第二种方法的。
2009-03-20 16:39 | 银河使者

# re: Java多线程初学者指南(10):使用Synchronized关键字同步类方法  回复  更多评论   

@银河使者
明白了,谢谢,一直看你关于线程的介绍呢,明白了很多,概念清晰了
2009-03-20 20:14 | lveyo

# re: Java多线程初学者指南(10):使用Synchronized关键字同步类方法  回复  更多评论   

>>要想解决“脏数据”的问题,最简单的方法就是使用synchronized关键字来使run方法同步,
这个方法是不行的,synchronized =synchronized(this)只对当前对象有效,所以还是会产生脏数据。
2014-04-30 15:21 | wsh

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