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菜鸟初学Java的备忘录(七) (转)

原创 Java 作者:gugu99 时间:2007-11-15 08:31:26 0 删除 编辑
菜鸟初学Java的备忘录(七) (转)[@more@]

2003年1月22日 星期三 晴

我突然发现还有很多东西需要我弄明白,比如synchronized这个关键字的用法.因为在我昨天进行创建连接池套接字的研究的时候,发现假如我不弄清楚这个概念,根本就无法进行下去,所以我决定将自己对Socket的兴趣先冷却一下,而回过头来看synchronized.


看了一上午的Think in Java,觉得还是卓有成效的,应该立即写下来加深印象.我感觉自己的大脑可重用性极低,总是需要生成新的记忆对象,从而耗费许多重复劳动.所以象记录,分析,总结这样类似的工作应该多多益善.


要弄清synchronized的用法,首先要知道它是用来解决什么问题的.既然synchronized是同步的意思,那么它当然就是来解决不同步的问题的.下面就举一个不同步的例子来演示可能出现的问题.

在这个例子当中,我们会创建两个线程类.一个叫TwoCounter,其工作是对两个计数器变量同时进行累加,从1开始,你马上会想道,我们是要用它来实现一个同步.另一个对象叫Watcher,顾名思义,是用来做监视工作的,它负责检查TwoCounter线程中的两个计数器的值是否相等,看起来这似乎是毫无意义的工作,因为既然是同步累加的,那么两个计数器的值怎么可能不相等呢??

但,事实情况不是这样的.我们先来看程序.在看这个程序之前,最好先翻翻Think in Java的14.2.1,我的程序实际上是根据该节中给出的例子简化的,其中的主类改作了Sharing2

class TwoCounter extends Thread {
  private int count1 = 0, count2 = 0;
  private boolean started=false;
  public void start(){
  if (!started) file://防止多次对一个线程调用Start方法
  {
  started=true;
  super.start();
  }
  }
  public void run() {
  while (true) {
  count1++;
file://如果TwoCounter运行到这个时候,cpu时间片被分配给了Watcher,那么这个时候Watcher读出来的两个计数器的值当然会不一样了,这个可能性是存在的。“这是由线程的本质造成的——它们可在任何时候挂起(暂停)。所以在上述两行的执行时刻之间,有时会出现执行暂停现象。同时,Watcher线程也正好跟随着进来,并正好在这个时候进行比较,造成计数器出现不相等的情况.”(Think in Java)
  count2++;
  System.out.println("Count1="+count1+",Count2="+count2);
  try {
  sleep(500);
  } catch (InterruptedException e){}
  }
  }

  public void synchTest() {
  Sharing2.incrementAccess();
  if(count1 != count2)
  System.out.println("Unsynched");//一旦发现不同步,立即显示
  }
}

class Watcher extends Thread {
  private Sharing2 p;
  public Watcher(Sharing2 p) {
  this.p = p;
  start();
  }
  public void run() {
  while(true) {
  p.s.synchTest();
  try {
  sleep(500);
  } catch (InterruptedException e){}
  }
  }
}

public class Sharing2 {
  TwoCounter s;
  private static int accesSCOunt = 0;
  public static void incrementAccess() {
  accessCount++;
  System.out.println("accessCount="+accessCount);
  }
  public static void main(String[] args) {
  Sharing2 aaa = new Sharing2();
  aaa.s=new TwoCounter();
  aaa.s.start();//打开TwoCounter线程
  new Watcher(aaa);//打开Watcher线程
  }
}

上面的注释讲得很清楚了,有可能出现不同步的情况.但奇怪的是,我在运行的时候,却始终没有遇到不同步的情况,那么只有一种情况,就是程序中count1++和count2++几乎是同时进行的,watcher线程插不进来,但是为什么Think in Java上面的程序运行之后就肯定有不同步的情况呢?两个程序的原理是完全一样的,唯一不同的是我的程序较为简单,并且在命令行下运行,未使用GUI.难道是因为使用Applet方式运行或者以windows主窗口的方式运行开销更大,使得watcher有机可趁吗?于是我试着在count1++和count2++之间加了一条循环语句,人为的增大空隙,目的是为了让watcher好插进来,造成监测出来的count1不等于count2的情况,实现不同步.修改后的程序是这样的
  ......
  count1++;
  for(int i=0;i<5000;i++);
  count2++;
  ......

OK!再运行程序,很快就有不同步现象产生了,这似乎证明我刚才的分析是正确的.但奇怪的是,输出了一次Unsynchrized之后,以后就再也没有出现了,也就是说,watcher线程只有一次检测到了两个计数器count不同.这让我觉得有点郁闷,是巧合还是必然呢?也许是时间太短了,等下去肯定还会有Unsynchrized输出的.

算了,这个问题先放下来,我们继续.
既然出现了不同步的问题,那很显然,解决的方法就是synchronized:将TwoCounter的run方法和SynchTest方法都变成同步方法.这样做代表什么意思呢? 有什么好处呢?请参考Think in Java的14.2.2节,里面有非常详尽透彻的阐述.特别是对监视器,也就是我们通常所说的对象锁的概念,书中讲的很清楚.

总之,需要修改的代码如下:
class TwoCounter extends Thread {
  public synchronized void run() {
  while (true) {
  count1++;
  count2++;
  System.out.println("Count1="+count1+",Count2="+count2);
  try {
  sleep(500);
  } catch (InterruptedException e){}
  }
  }

  public synchronized void synchTest() {
  Sharing2.incrementAccess();
  if(count1 != count2)
  System.out.println("Unsynched");//一旦发现不同步,立即显示
  }
}

略去其它不写,表示从问题到解决其实很简单,呵呵.
我们注意到无论run()还是synchTest()都是“同步的”。如果只同步其中的一个方法,那么另一个就可以自由忽视对象的锁定,并可无碍地调用。所以必须记住一个重要的规则:对于访问某个关键共享资源的所有方法,都必须把它们设为synchronized,否则就不能正常地工作。

现在又遇到了一个新问题。Watcher2永远都不能看到正在进行的事情,因为整个run()方法已设为“同步”。而且由于肯定要为每个对象运行run(),所以锁永远不能打开,而synchTest()永远不会得到调用。之所以能看到这一结果,是因为accessCount根本没有变化。


为解决这个问题,我们能采取的一个办法是只将run()中的一部分代码隔离出来。想用这个办法隔离出来的那部分代码叫作“关键区域”,而且要用不同的方式来使用synchronized关键字,以设置一个关键区域。Java通过“同步块”提供对关键区域的支持;这一次,我们用synchronized关键字指出对象的锁用于对其中封闭的代码进行同步。如下所示:

synchronized(syncobject) {
  // This code can be accessed by only
  // one thread at a time, assuming all
  // threads respect syncObject's lock
}

在能进入同步块之前,必须在synchObject上取得锁。如果已有其他线程取得了这把锁,块便不能进入,必须等候那把锁被释放。
可从整个run()中删除synchronized关键字,换成用一个同步块包围两个关键行,从而完成对Sharing2例子的修改。但什么对象应作为锁来使用呢?那个对象已由synchTest()标记出来了——也就是当前对象(this)!所以修改过的run()方法象下面这个样子:

file://注意没有synchronized关键字了
  public void run() {
  while (true) {
  synchronized(this){
  count1++;
  count2++;
  }
  System.out.println("Count1="+count1+",Count2="+count2);
  try {
  sleep(500);
  } catch (InterruptedException e){}
  }
  }

file://注意,synchTest()还是要有synchronized关键字的,考虑一下为什么

这样的话,synchTest方法就可以得到调用了,我们也可以看到accessCount的变化了.


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