Java 多線程同步問題的探究（二）
在上一篇中，我們講到了JAVA多線程是如何處理共享資源的，以及保證他們對資源進行互斥訪問所依賴的重要機制：對象鎖。
本篇中，我們來看一看傳統的同步實現方式以及這背后的原理。
二、給我一把鎖，我能創造一個規矩
很多人都知道，在Java多線程編程中，有一個重要的關鍵字，synchronized。但是很多人看到這個東西會感到困惑：“都說同步機制是通過對象鎖來實現的，但是這么一個關鍵字，我也看不出來Java程序鎖住了哪個對象阿？“
沒錯，我一開始也是對這個問題感到困惑和不解。不過還好，我們有下面的這個例程：
- public class ThreadTest extends Thread {
- private int threadNo;
- public ThreadTest(int threadNo) {
- this.threadNo = threadNo;
- }
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- for (int i = 1; i < 10; i++) {
- new ThreadTest(i).start();
- Thread.sleep(1);
- }
- }
- @Override
- public synchronized void run() {
- for (int i = 1; i < 10000; i++) {
- System.out.println("No." + threadNo + ":" + i);
- }
- }
- }
這個程序其實就是讓10個線程在控制臺上數數，從1數到9999。理想情況下，我們希望看到一個線程數完，然后才是另一個線程開始數數。但是這個程序的執行過程告訴我們，這些線程還是亂糟糟的在那里搶著報數，絲毫沒有任何規矩可言。
但是細心的讀者注意到：run方法還是加了一個synchronized關鍵字的，按道理說，這些線程應該可以一個接一個的執行這個run方法才對阿。
但是通過上一篇中，我們提到的，對于一個成員方法加synchronized關鍵字，這實際上是以這個成員方法所在的對象本身作為對象鎖。在本例中，就是以ThreadTest類的一個具體對象，也就是該線程自身作為對象鎖的。一共十個線程，每個線程持有自己 線程對象的那個對象鎖。這必然不能產生同步的效果。換句話說，如果要對這些線程進行同步，那么這些線程所持有的對象鎖應當是共享且***的！
我們來看下面的例程：
- public class ThreadTest2 extends Thread {
- private int threadNo;
- private String lock;
- public ThreadTest2(int threadNo, String lock) {
- this.threadNo = threadNo;
- this.lock = lock;
- }
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- String lock = new String("lock");
- for (int i = 1; i < 10; i++) {
- new ThreadTest2(i, lock).start();
- Thread.sleep(1);
- }
- }
- public void run() {
- synchronized (lock) {
- for (int i = 1; i < 10000; i++) {
- System.out.println("No." + threadNo + ":" + i);
- }
- }
- }
- }
我們注意到，該程序通過在main方法啟動10個線程之前，創建了一個String類型的對象。并通過ThreadTest2的構造函數，將這個對象賦值給每一個ThreadTest2線程對象中的私有變量lock。根據Java方法的傳值特點，我們知道，這些線程的lock變量實際上指向的是堆內存中的同一個區域，即存放main函數中的lock變量的區域。
程序將原來run方法前的synchronized關鍵字去掉，換用了run方法中的一個synchronized塊來實現。這個同步塊的對象鎖，就是 main方法中創建的那個String對象。換句話說，他們指向的是同一個String類型的對象，對象鎖是共享且***的！
于是，我們看到了預期的效果：10個線程不再是爭先恐后的報數了，而是一個接一個的報數。
再來看下面的例程：
- public class ThreadTest3 extends Thread {
- private int threadNo;
- private String lock;
- public ThreadTest3(int threadNo) {
- this.threadNo = threadNo;
- }
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- //String lock = new String("lock");
- for (int i = 1; i < 20; i++) {
- new ThreadTest3(i).start();
- Thread.sleep(1);
- }
- }
- public static synchronized void abc(int threadNo) {
- for (int i = 1; i < 10000; i++) {
- System.out.println("No." + threadNo + ":" + i);
- }
- }
- public void run() {
- abc(threadNo);
- }
- }
細心的讀者發現了：這段代碼沒有使用main方法中創建的String對象作為這10個線程的線程鎖。而是通過在run方法中調用本線程中一個靜態的同步方法abc而實現了線程的同步。我想看到這里，你們應該很困惑：這里synchronized靜態方法是用什么來做對象鎖的呢？
我們知道，對于同步靜態方法，對象鎖就是該靜態放發所在的類的Class實例，由于在JVM中，所有被加載的類都有***的類對象，具體到本例，就是***的 ThreadTest3.class對象。不管我們創建了該類的多少實例，但是它的類實例仍然是一個！
這樣我們就知道了：
1、對于同步的方法或者代碼塊來說，必須獲得對象鎖才能夠進入同步方法或者代碼塊進行操作；
2、如果采用method級別的同步，則對象鎖即為method所在的對象，如果是靜態方法，對象鎖即指method所在的
Class對象(***)；
3、對于代碼塊，對象鎖即指synchronized(abc)中的abc；
4、因為***種情況，對象鎖即為每一個線程對象，因此有多個，所以同步失效，第二種共用同一個對象鎖lock，因此同步生效，第三個因為是static因此對象鎖為ThreadTest3的class 對象，因此同步生效。
如上述正確，則同步有兩種方式，同步塊和同步方法（為什么沒有wait和notify？這個我會在補充章節中做出闡述）
如果是同步代碼塊，則對象鎖需要編程人員自己指定，一般有些代碼為synchronized(this)只有在單態模式才生效；
（本類的實例有且只有一個）
如果是同步方法，則分靜態和非靜態兩種。
靜態方法則一定會同步，非靜態方法需在單例模式才生效，推薦用靜態方法(不用擔心是否單例)。
所以說，在Java多線程編程中，最常見的synchronized關鍵字實際上是依靠對象鎖的機制來實現線程同步的。
我們似乎可以聽到synchronized在向我們說：“給我一把鎖，我能創造一個規矩”。
下一篇中，我們將看到JDK 5提供的新的同步機制，也就是大名鼎鼎的Doug Lee提供的Java Concurrency框架。
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