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理解java中的關(guān)鍵字

時(shí)間:2025-03-17 04:52:10 java語言 我要投稿
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理解java中的關(guān)鍵字

  synchronized 關(guān)鍵字,代表這個(gè)方法加鎖,相當(dāng)于不管哪一個(gè)線程A每次運(yùn)行到這個(gè)方法時(shí),都要檢查有沒有其它正在用這個(gè)方法的線程B(或者C D等),有的話要等正在使用這個(gè)方法的線程B(或者C D)運(yùn)行完這個(gè)方法后再運(yùn)行此線程A,沒有的話,直接運(yùn)行它包括兩種用法:synchronized 方法和 synchronized 塊。

  1. synchronized 方法:

  通過在方法聲明中加入 synchronized關(guān)鍵字來聲明 synchronized 方法。如:

  復(fù)制代碼 代碼如下:

  public synchronized void accessVal(int newVal);

  synchronized 方法控制對類成員變量的訪問:每個(gè)類實(shí)例對應(yīng)一把鎖,每個(gè) synchronized 方法都必須獲得調(diào)用該方法的類實(shí)例的鎖方能執(zhí)行,否則所屬線程阻塞,方法一旦執(zhí)行,就獨(dú)占該鎖,直到從該方法返回時(shí)才將鎖釋放,此后被阻塞的線程方能獲得該鎖,重新進(jìn)入可執(zhí)行狀態(tài)。這種機(jī)制確保了同一時(shí)刻對于每一個(gè)類實(shí)例,其所有聲明為 synchronized 的成員函數(shù)中至多只有一個(gè)處于可執(zhí)行狀態(tài)(因?yàn)橹炼嘀挥幸粋(gè)能夠獲得該類實(shí)例對應(yīng)的鎖),從而有效避免了類成員變量的訪問沖突(只要所有可能訪問類成員變量的方法均被聲明為 synchronized)。在 Java 中,不光是類實(shí)例,每一個(gè)類也對應(yīng)一把鎖,這樣我們也可將類的靜態(tài)成員函數(shù)聲明為 synchronized ,以控制其對類的靜態(tài)成員變量的訪問。synchronized 方法的缺陷:若將一個(gè)大的方法聲明為synchronized 將會(huì)大大影響效率,典型地,若將線程類的方法 run()聲明為 synchronized ,由于在線程的整個(gè)生命期內(nèi)它一直在運(yùn)行,因此將導(dǎo)致它對本類任何 synchronized 方法的調(diào)用都永遠(yuǎn)不會(huì)成功。當(dāng)然我們可以通過將訪問類成員變量的代碼放到專門的方法中,將其聲明為 synchronized ,并在主方法中調(diào)用來解決這一問題,但是 Java 為我們提供了更好的解決辦法,那就是 synchronized 塊。

  2. synchronized 塊:

  通過 synchronized關(guān)鍵字來聲明synchronized 塊。語法如下:

  復(fù)制代碼 代碼如下:

  synchronized(syncObject)

  {

  //允許訪問控制的代碼

  }

  synchronized 塊是這樣一個(gè)代碼塊,其中的代碼必須獲得對象 syncObject (如前所述,可以是類實(shí)例或類)的鎖方能執(zhí)行,具體機(jī)制同前所述。由于可以針對任意代碼塊,且可任意指定上鎖的對象,故靈活性較高。

  對synchronized (this)的一些理解

  一、當(dāng)兩個(gè)并發(fā)線程訪問同一個(gè)對象object中的這個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí),一個(gè)時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)線程得到執(zhí)行。另一個(gè)線程必須等待當(dāng)前線程執(zhí)行完這個(gè)代碼塊以后才能執(zhí)行該代碼塊。

  二、當(dāng)一個(gè)線程訪問object的一個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí),其他線程對object中所有其它synchronized(this)同步代碼塊的訪問將被阻塞。

  三、然而,當(dāng)一個(gè)線程訪問object的一個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí),另一個(gè)線程仍然可以訪問該object中的除synchronized(this)同步代碼塊以外的部分。

  四、第三個(gè)例子同樣適用其它同步代碼塊。也就是說,當(dāng)一個(gè)線程訪問object的一個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí),它就獲得了這個(gè)object的對象鎖。結(jié)果,其它線程對該object對象所有同步代碼部分的訪問都被暫時(shí)阻塞。

  五、以上規(guī)則對其它對象鎖同樣適用。

  synchronized的一個(gè)簡單例子

  復(fù)制代碼 代碼如下:

  public class TextThread

  {

  /**

  * @param args

  */

  public static void main(String[] args)

  {

  // TODO 自動(dòng)生成方法存根

  TxtThread tt = new TxtThread();

  new Thread(tt).start();

  new Thread(tt).start();

  new Thread(tt).start();

  new Thread(tt).start();

  }

  }

  class TxtThread implements Runnable

  {

  int num = 100;

  String str = new String();

  public void run()

  {

  while (true)

  {

  synchronized(str)

  {

  if (num>0)

  {

  try

  {

  Thread.sleep(10);

  }

  catch(Exception e)

  {

  e.getMessage();

  }

  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "this is "+ num--);

  }

  }

  }

  }

  }

  上面的例子中為了制造一個(gè)時(shí)間差,也就是出錯(cuò)的機(jī)會(huì),使用了Thread.sleep(10)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(huì)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:

  復(fù)制代碼 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(huì)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:

  復(fù)制代碼 代碼如下:

  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?梢娡椒椒▽(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:

  復(fù)制代碼 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:

  復(fù)制代碼 代碼如下:

  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:

  復(fù)制代碼 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?梢酝茢啵喝绻粋(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(huì)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(dòng)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 還有,比較常用的就有:Collections.synchronizedMap(new HashMap()),當(dāng)然這個(gè)MAP就是生命在類中的全局變量,就是一個(gè)線程安全的HashMap,web的application是全web容器公用的,所以要使用線程安全來保證數(shù)據(jù)的正確。

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