淺談Java多線程的同步問題

作者： phinecos

多線程的同步依靠的是對(duì)象鎖機(jī)制，synchronized關(guān)鍵字的背后就是利用了封鎖來實(shí)現(xiàn)對(duì)共享資源的互斥訪問。

下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例來進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)例要完成的工作非常簡(jiǎn)單，就是創(chuàng)建10個(gè)線程，每個(gè)線程都打印從0到99這100個(gè)數(shù)字，我們希望線程之間不會(huì)出現(xiàn)交叉亂序打印，而是順序地打印。

先來看第一段代碼，這里我們?cè)趓un()方法中加入了synchronized關(guān)鍵字，希望能對(duì)run方法進(jìn)行互斥訪問，但結(jié)果并不如我們希望那樣，這是因?yàn)檫@里synchronized鎖住的是this對(duì)象，即當(dāng)前運(yùn)行線程對(duì)象本身。代碼中創(chuàng)建了10個(gè)線程，而每個(gè)線程都持有this對(duì)象的對(duì)象鎖，這不能實(shí)現(xiàn)線程的同步。

代碼
package com.vista;

class MyThread implements java.lang.Runnable
{
private int threadId;

public MyThread(int id)
{
this.threadId = id;
}
@Override
public synchronized void run()
{
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
System.out.println("Thread ID: " + this.threadId + " : " + i);
}
}
}
public class ThreadDemo
{
/**
* @param args
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
new Thread(new MyThread(i)).start();
Thread.sleep(1);
}
}
}

從上述代碼段可以得知，要想實(shí)現(xiàn)線程的同步，則這些線程必須去競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)唯一的共享的對(duì)象鎖。

基于這種思想，我們將第一段代碼修改如下所示，在創(chuàng)建啟動(dòng)線程之前，先創(chuàng)建一個(gè)線程之間競(jìng)爭(zhēng)使用的Object對(duì)象，然后將這個(gè)Object對(duì)象的引用傳遞給每一個(gè)線程對(duì)象的lock成員變量。這樣一來，每個(gè)線程的lock成員都指向同一個(gè)Object對(duì)象。我們?cè)趓un方法中，對(duì)lock對(duì)象使用synchronzied塊進(jìn)行局部封鎖，這樣就可以讓線程去競(jìng)爭(zhēng)這個(gè)唯一的共享的對(duì)象鎖，從而實(shí)現(xiàn)同步。

代碼
package com.vista;

class MyThread implements java.lang.Runnable
{
private int threadId;
private Object lock;
public MyThread(int id, Object obj)
{
this.threadId = id;
this.lock = obj;
}
@Override
public void run()
{
synchronized(lock)
{
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
System.out.println("Thread ID: " + this.threadId + " : " + i);
}
}
}
}
public class ThreadDemo
{
/**
* @param args
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
Object obj = new Object();
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
new Thread(new MyThread(i, obj)).start();
Thread.sleep(1);
}
}
}

從第二段代碼可知，同步的關(guān)鍵是多個(gè)線程對(duì)象競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)共享資源即可，上面的代碼中是通過外部創(chuàng)建共享資源，然后傳遞到線程中來實(shí)現(xiàn)。我們也可以利用類成員變量被所有類的實(shí)例所共享這一特性，因此可以將lock用靜態(tài)成員對(duì)象來實(shí)現(xiàn)，代碼如下所示：

代碼
package com.vista;

class MyThread implements java.lang.Runnable
{
private int threadId;
private static Object lock = new Object();
public MyThread(int id)
{
this.threadId = id;
}
@Override
public void run()
{
synchronized(lock)
{
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
System.out.println("Thread ID: " + this.threadId + " : " + i);
}
}
}
}
public class ThreadDemo
{
/**
* @param args
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
new Thread(new MyThread(i)).start();
Thread.sleep(1);
}
}
}

再來看第一段代碼，實(shí)例方法中加入sychronized關(guān)鍵字封鎖的是this對(duì)象本身，而在靜態(tài)方法中加入sychronized關(guān)鍵字封鎖的就是類本身。靜態(tài)方法是所有類實(shí)例對(duì)象所共享的，因此線程對(duì)象在訪問此靜態(tài)方法時(shí)是互斥訪問的，從而可以實(shí)現(xiàn)線程的同步，代碼如下所示：

代碼
package com.vista;

class MyThread implements java.lang.Runnable
{
private int threadId;

public MyThread(int id)
{
this.threadId = id;
}
@Override
public void run()
{
taskHandler(this.threadId);
}
private static synchronized void taskHandler(int threadId)
{
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
System.out.println("Thread ID: " + threadId + " : " + i);
}
}
}
public class ThreadDemo
{
/**
* @param args
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
new Thread(new MyThread(i)).start();
Thread.sleep(1);
}
}
}