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Java 多線程同步 鎖機(jī)制與synchronized深入解析

 更新時(shí)間:2013年09月11日 09:04:53   作者:  
從尺寸上講,同步代碼塊比同步方法小。你可以把同步代碼塊看成是沒(méi)上鎖房間里的一塊用帶鎖的屏風(fēng)隔開(kāi)的空間

打個(gè)比方:一個(gè)object就像一個(gè)大房子,大門永遠(yuǎn)打開(kāi)。房子里有很多房間(也就是方法)。這些房間有上鎖的(synchronized方法), 和不上鎖之分(普通方法)。房門口放著一把鑰匙(key),這把鑰匙可以打開(kāi)所有上鎖的房間。另外我把所有想調(diào)用該對(duì)象方法的線程比喻成想進(jìn)入這房子某個(gè) 房間的人。所有的東西就這么多了,下面我們看看這些東西之間如何作用的。

在此我們先來(lái)明確一下我們的前提條件。該對(duì)象至少有一個(gè)synchronized方法,否則這個(gè)key還有啥意義。當(dāng)然也就不會(huì)有我們的這個(gè)主題了。

一個(gè)人想進(jìn)入某間上了鎖的房間,他來(lái)到房子門口,看見(jiàn)鑰匙在那兒(說(shuō)明暫時(shí)還沒(méi)有其他人要使用上鎖的房間)。于是他走上去拿到了鑰匙,并且按照自己 的計(jì)劃使用那些房間。注意一點(diǎn),他每次使用完一次上鎖的房間后會(huì)馬上把鑰匙還回去。即使他要連續(xù)使用兩間上鎖的房間,中間他也要把鑰匙還回去,再取回來(lái)。

因此,普通情況下鑰匙的使用原則是:“隨用隨借,用完即還?!?/P>

這時(shí)其他人可以不受限制的使用那些不上鎖的房間,一個(gè)人用一間可以,兩個(gè)人用一間也可以,沒(méi)限制。但是如果當(dāng)某個(gè)人想要進(jìn)入上鎖的房間,他就要跑到大門口去看看了。有鑰匙當(dāng)然拿了就走,沒(méi)有的話,就只能等了。

要是很多人在等這把鑰匙,等鑰匙還回來(lái)以后,誰(shuí)會(huì)優(yōu)先得到鑰匙?Not guaranteed。象前面例子里那個(gè)想連續(xù)使用兩個(gè)上鎖房間的家伙,他中間還鑰匙的時(shí)候如果還有其他人在等鑰匙,那么沒(méi)有任何保證這家伙能再次拿到。 (JAVA規(guī)范在很多地方都明確說(shuō)明不保證,象Thread.sleep()休息后多久會(huì)返回運(yùn)行,相同優(yōu)先權(quán)的線程那個(gè)首先被執(zhí)行,當(dāng)要訪問(wèn)對(duì)象的鎖被 釋放后處于等待池的多個(gè)線程哪個(gè)會(huì)優(yōu)先得到,等等。我想最終的決定權(quán)是在JVM,之所以不保證,就是因?yàn)镴VM在做出上述決定的時(shí)候,絕不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單根據(jù) 一個(gè)條件來(lái)做出判斷,而是根據(jù)很多條。而由于判斷條件太多,如果說(shuō)出來(lái)可能會(huì)影響JAVA的推廣,也可能是因?yàn)橹R(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的原因吧。SUN給了個(gè)不保證 就混過(guò)去了。無(wú)可厚非。但我相信這些不確定,并非完全不確定。因?yàn)橛?jì)算機(jī)這東西本身就是按指令運(yùn)行的。即使看起來(lái)很隨機(jī)的現(xiàn)象,其實(shí)都是有規(guī)律可尋。學(xué)過(guò) 計(jì)算機(jī)的都知道,計(jì)算機(jī)里隨機(jī)數(shù)的學(xué)名是偽隨機(jī)數(shù),是人運(yùn)用一定的方法寫出來(lái)的,看上去隨機(jī)罷了。另外,或許是因?yàn)橐肱拇_定太費(fèi)事,也沒(méi)多大意義,所 以不確定就不確定了吧。)

再來(lái)看看同步代碼塊。和同步方法有小小的不同。

1.從尺寸上講,同步代碼塊比同步方法小。你可以把同步代碼塊看成是沒(méi)上鎖房間里的一塊用帶鎖的屏風(fēng)隔開(kāi)的空間。

2.同步代碼塊還可以人為的指定獲得某個(gè)其它對(duì)象的key。就像是指定用哪一把鑰匙才能開(kāi)這個(gè)屏風(fēng)的鎖,你可以用本房的鑰匙;你也可以指定用另一個(gè)房子的鑰匙才能開(kāi),這樣的話,你要跑到另一棟房子那兒把那個(gè)鑰匙拿來(lái),并用那個(gè)房子的鑰匙來(lái)打開(kāi)這個(gè)房子的帶鎖的屏風(fēng)。

記住你獲得的那另一棟房子的鑰匙,并不影響其他人進(jìn)入那棟房子沒(méi)有鎖的房間。

為什么要使用同步代碼塊呢?我想應(yīng)該是這樣的:首先對(duì)程序來(lái)講同步的部分很影響運(yùn)行效率,而一個(gè)方法通常是先創(chuàng)建一些局部變量,再對(duì)這些變量做一些 操作,如運(yùn)算,顯示等等;而同步所覆蓋的代碼越多,對(duì)效率的影響就越嚴(yán)重。因此我們通常盡量縮小其影響范圍。如何做?同步代碼塊。我們只把一個(gè)方法中該同 步的地方同步,比如運(yùn)算。

另外,同步代碼塊可以指定鑰匙這一特點(diǎn)有個(gè)額外的好處,是可以在一定時(shí)期內(nèi)霸占某個(gè)對(duì)象的key。還記得前面說(shuō)過(guò)普通情況下鑰匙的使用原則嗎?,F(xiàn)在不是普通情況了。你所取得的那把鑰匙不是永遠(yuǎn)不還,而是在退出同步代碼塊時(shí)才還。

還用前面那個(gè)想連續(xù)用兩個(gè)上鎖房間的家伙打比方。怎樣才能在用完一間以后,繼續(xù)使用另一間呢。用同步代碼塊吧。先創(chuàng)建另外一個(gè)線程,做一個(gè)同步代碼 塊,把那個(gè)代碼塊的鎖指向這個(gè)房子的鑰匙。然后啟動(dòng)那個(gè)線程。只要你能在進(jìn)入那個(gè)代碼塊時(shí)抓到這房子的鑰匙,你就可以一直保留到退出那個(gè)代碼塊。也就是說(shuō) 你甚至可以對(duì)本房?jī)?nèi)所有上鎖的房間遍歷,甚至再sleep(10*60*1000),而房門口卻還有1000個(gè)線程在等這把鑰匙呢。很過(guò)癮吧。

在此對(duì)sleep()方法和鑰匙的關(guān)聯(lián)性講一下。一個(gè)線程在拿到key后,且沒(méi)有完成同步的內(nèi)容時(shí),如果被強(qiáng)制sleep()了,那key還一直在 它那兒。直到它再次運(yùn)行,做完所有同步內(nèi)容,才會(huì)歸還key。記住,那家伙只是干活干累了,去休息一下,他并沒(méi)干完他要干的事。為了避免別人進(jìn)入那個(gè)房間 把里面搞的一團(tuán)糟,即使在睡覺(jué)的時(shí)候他也要把那唯一的鑰匙戴在身上。

最后,也許有人會(huì)問(wèn),為什么要一把鑰匙通開(kāi),而不是一個(gè)鑰匙一個(gè)門呢?我想這純粹是因?yàn)閺?fù)雜性問(wèn)題。一個(gè)鑰匙一個(gè)門當(dāng)然更安全,但是會(huì)牽扯好多問(wèn)題。鑰匙的產(chǎn)生,保管,獲得,歸還等等。其復(fù)雜性有可能隨同步方法的增加呈幾何級(jí)數(shù)增加,嚴(yán)重影響效率。這也算是一個(gè)權(quán)衡的問(wèn)題吧。為了增加一點(diǎn)點(diǎn)安全性,導(dǎo)致效率大大降低,是多么不可取啊。

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