同步方法

77次阅读

共计 2038 个字符，预计需要花费 6 分钟才能阅读完成。

我们知道 Java 程序依靠 synchronized 对线程进行同步，使用 synchronized 的时候，锁住的是哪个对象非常重要。

让线程自己选择锁对象往往会使得代码逻辑混乱，也不利于封装。更好的方法是把 synchronized 逻辑封装起来。例如，我们编写一个计数器如下：

public class Counter {private int count = 0;

    public void add(int n) {synchronized(this) {count += n;}
    }

    public void dec(int n) {synchronized(this) {count -= n;}
    }

    public int get() {return count;
    }
}

这样一来，线程调用 add()、dec() 方法时，它不必关心同步逻辑，因为 synchronized 代码块在 add()、dec() 方法内部。并且，我们注意到，synchronized锁住的对象是 this，即当前实例，这又使得创建多个Counter 实例的时候，它们之间互不影响，可以并发执行：

var c1 = Counter();
var c2 = Counter();

// 对 c1 进行操作的线程:
new Thread(() -> {c1.add();
}).start();
new Thread(() -> {c1.dec();
}).start();

// 对 c2 进行操作的线程:
new Thread(() -> {c2.add();
}).start();
new Thread(() -> {c2.dec();
}).start();

现在，对于 Counter 类，多线程可以正确调用。

如果一个类被设计为允许多线程正确访问，我们就说这个类就是“线程安全”的（thread-safe），上面的 Counter 类就是线程安全的。Java 标准库的 java.lang.StringBuffer 也是线程安全的。

还有一些不变类，例如String，Integer，LocalDate，它们的所有成员变量都是final，多线程同时访问时只能读不能写，这些不变类也是线程安全的。

最后，类似 Math 这些只提供静态方法，没有成员变量的类，也是线程安全的。

除了上述几种少数情况，大部分类，例如 ArrayList，都是非线程安全的类，我们不能在多线程中修改它们。但是，如果所有线程都只读取，不写入，那么ArrayList 是可以安全地在线程间共享的。

提示

没有特殊说明时，一个类默认是非线程安全的。

我们再观察 Counter 的代码：

public class Counter {public void add(int n) {synchronized(this) {count += n;}
    }
    ...
}

当我们锁住的是 this 实例时，实际上可以用 synchronized 修饰这个方法。下面两种写法是等价的：

public void add(int n) {synchronized(this) {// 锁住 this
        count += n;
    } // 解锁
}

写法二：

public synchronized void add(int n) {// 锁住 this
    count += n;
} // 解锁

因此，用 synchronized 修饰的方法就是同步方法，它表示整个方法都必须用 this 实例加锁。

我们再思考一下，如果对一个静态方法添加 synchronized 修饰符，它锁住的是哪个对象？

public synchronized static void test(int n) {...}

对于 static 方法，是没有 this 实例的，因为 static 方法是针对类而不是实例。但是我们注意到任何一个类都有一个由 JVM 自动创建的 Class 实例，因此，对 static 方法添加 synchronized，锁住的是该类的Class 实例。上述 synchronized static 方法实际上相当于：

public class Counter {public static void test(int n) {synchronized(Counter.class) {...}
    }
}

我们再考察 Counter 的get()方法：

public class Counter {private int count;

    public int get() {return count;
    }
    ...
}

它没有同步，因为读一个 int 变量不需要同步。

然而，如果我们把代码稍微改一下，返回一个包含两个 int 的对象：

public class Counter {private int first;
    private int last;

    public Pair get() {Pair p = new Pair();
        p.first = first;
        p.last = last;
        return p;
    }
    ...
}