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          Java同步機(jī)制淺談――synchronized對代碼影響

            Java對多線程的支持與同步機(jī)制深受大家的喜愛,似乎看起來使用了synchronized關(guān)鍵字就可以輕松地解決多線程共享數(shù)據(jù)同步問題。到底如何?――還得對synchronized關(guān)鍵字的作用進(jìn)行深入了解才可定論。
          總的說來,synchronized關(guān)鍵字可以作為函數(shù)的修飾符,也可作為函數(shù)內(nèi)的語句,也就是平時(shí)說的同步方法和同步語句塊。如果再細(xì)的分類, synchronized可作用于instance變量、object reference(對象引用)、static函數(shù)和class literals(類名稱字面常量)身上。
          在進(jìn)一步闡述之前,我們需要明確幾點(diǎn):
          A.無論synchronized關(guān)鍵字加在方法上還是對象上,它取得的鎖都是對象,而不是把一段代碼或函數(shù)當(dāng)作鎖――而且同步方法很可能還會被其他線程的對象訪問。
          B.每個(gè)對象只有一個(gè)鎖(lock)與之相關(guān)聯(lián)。
          C.實(shí)現(xiàn)同步是要很大的系統(tǒng)開銷作為代價(jià)的,甚至可能造成死鎖,所以盡量避免無謂的同步控制。
          接著來討論synchronized用到不同地方對代碼產(chǎn)生的影響:
          假設(shè)P1、P2是同一個(gè)類的不同對象,這個(gè)類中定義了以下幾種情況的同步塊或同步方法,P1、P2就都可以調(diào)用它們。
          1. 把synchronized當(dāng)作函數(shù)修飾符時(shí),示例代碼如下:
          Public synchronized void methodAAA() {
            //….
          }
          這也就是同步方法,那這時(shí)synchronized鎖定的是哪個(gè)對象呢?它鎖定的是調(diào)用這個(gè)同步方法對象。也就是說,當(dāng)一個(gè)對象P1在不同的線程中執(zhí)行這個(gè)同步方法時(shí),它們之間會形成互斥,達(dá)到同步的效果。但是這個(gè)對象所屬的Class所產(chǎn)生的另一對象P2卻可以任意調(diào)用這個(gè)被加了 synchronized關(guān)鍵字的方法。
          上邊的示例代碼等同于如下代碼:
          public void methodAAA() {
            synchronized (this) // (1)
              {
               //…..
            }
          }
          (1)處的this指的是什么呢?它指的就是調(diào)用這個(gè)方法的對象,如P1。可見同步方法實(shí)質(zhì)是將synchronized作用于object reference。――那個(gè)拿到了P1對象鎖的線程,才可以調(diào)用P1的同步方法,而對P2而言,P1這個(gè)鎖與它毫不相干,程序也可能在這種情形下擺脫同步機(jī)制的控制,造成數(shù)據(jù)混亂:(
          2.同步塊,示例代碼如下:
          public void method3(SomeObject so) {
             synchronized(so) {
               //…..
             }
          }
          這時(shí),鎖就是so這個(gè)對象,誰拿到這個(gè)鎖誰就可以運(yùn)行它所控制的那段代碼。當(dāng)有一個(gè)明確的對象作為鎖時(shí),就可以這樣寫程序,但當(dāng)沒有明確的對象作為鎖,只是想讓一段代碼同步時(shí),可以創(chuàng)建一個(gè)特殊的instance變量(它得是一個(gè)對象)來充當(dāng)鎖:
          class Foo implements Runnable {
          private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance變量
          Public void methodA() {
               synchronized(lock) { //… }
            }
            //…..
          }
          注:零長度的byte數(shù)組對象創(chuàng)建起來將比任何對象都經(jīng)濟(jì)――查看編譯后的字節(jié)碼:生成零長度的byte[]對象只需3條操作碼,而Object lock = new Object()則需要7行操作碼。
          3.將synchronized作用于static 函數(shù),示例代碼如下:
          Class Foo {
             public synchronized static void methodAAA() { // 同步的static 函數(shù)
             //….
             }
             public void methodBBB() {
               synchronized(Foo.class) // class literal(類名稱字面常量)
              }
          }
          代碼中的methodBBB()方法是把class literal作為鎖的情況,它和同步的static函數(shù)產(chǎn)生的效果是一樣的,取得的鎖很特別,是當(dāng)前調(diào)用這個(gè)方法的對象所屬的類(Class,而不再是由這個(gè)Class產(chǎn)生的某個(gè)具體對象了)。
          記得在《Effective Java》一書中看到過將 Foo.class和 P1.getClass()用于作同步鎖還不一樣,不能用P1.getClass()來達(dá)到鎖這個(gè)Class的目的。P1指的是由Foo類產(chǎn)生的對象。
          可以推斷:如果一個(gè)類中定義了一個(gè)synchronized的static函數(shù)A,也定義了一個(gè)synchronized 的instance函數(shù)B,那么這個(gè)類的同一對象Obj在多線程中分別訪問A和B兩個(gè)方法時(shí),不會構(gòu)成同步,因?yàn)樗鼈兊逆i都不一樣。A方法的鎖是Obj這個(gè)對象,而B的鎖是Obj所屬的那個(gè)Class。
          小結(jié)如下:
          搞清楚synchronized鎖定的是哪個(gè)對象,就能幫助我們設(shè)計(jì)更安全的多線程程序。
          還有一些技巧可以讓我們對共享資源的同步訪問更加安全:
          1. 定義private 的instance變量+它的 get方法,而不要定義public/protected的instance變量。如果將變量定義為public,對象在外界可以繞過同步方法的控制而直接取得它,并改動它。這也是JavaBean的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方式之一。
          2.如果instance變量是一個(gè)對象,如數(shù)組或ArrayList什么的,那上述方法仍然不安全,因?yàn)楫?dāng)外界對象通過get方法拿到這個(gè)instance 對象的引用后,又將其指向另一個(gè)對象,那么這個(gè)private變量也就變了,豈不是很危險(xiǎn)。這個(gè)時(shí)候就需要將get方法也加上synchronized同步,并且,只返回這個(gè)private對象的clone()――這樣,調(diào)用端得到的就是對象副本的引用了。

          posted on 2008-11-10 13:54 casta 閱讀(242) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: java

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