浅谈Java多线程的同步问题

浅谈Java多线程的同步问题

多线程的同步依靠的是对象锁机制，synchronized关键字的背后就是利用了封锁来实现对共享资源的互斥访问。

下面以一个简单的实例来进行对比分析。实例要完成的工作非常简单，就是创建10个线程，每个线程都打印从0到99这100个数字，我们希望线程之间不会出现交叉乱序打印，而是顺序地打印。

先来看第一段代码，这里我们在run()方法中加入了synchronized关键字，希望能对run方法进行互斥访问，但结果并不如我们希望那样，这是因为这里synchronized锁住的是this对象，即当前运行线程对象本身。代码中创建了10个线程，而每个线程都持有this对象的对象锁，这不能实现线程的同步。

代码
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);
  }
 }
}

从上述代码段可以得知，要想实现线程的同步，则这些线程必须去竞争一个唯一的共享的对象锁。

基于这种思想，我们将第一段代码修改如下所示，在创建启动线程之前，先创建一个线程之间竞争使用的Object对象，然后将这个Object对象的引用传递给每一个线程对象的lock成员变量。这样一来，每个线程的lock成员都指向同一个Object对象。我们在run方法中，对lock对象使用synchronzied块进行局部封锁，这样就可以让线程去竞争这个唯一的共享的对象锁，从而实现同步。

代码
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);
  }
 }
}

从第二段代码可知，同步的关键是多个线程对象竞争同一个共享资源即可，上面的代码中是通过外部创建共享资源，然后传递到线程中来实现。我们也可以利用类成员变量被所有类的实例所共享这一特性，因此可以将lock用静态成员对象来实现，代码如下所示：

代码
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);
  }
 }
}

再来看第一段代码，实例方法中加入sychronized关键字封锁的是this对象本身，而在静态方法中加入sychronized关键字封锁的就是类本身。静态方法是所有类实例对象所共享的，因此线程对象在访问此静态方法时是互斥访问的，从而可以实现线程的同步，代码如下所示：

代码
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);
  }
 }
}