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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

2011-02-26

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void和public之间加上synchronized关键字,

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void和public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();
}
}


在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,test1和test2的method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。

在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

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