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议论：深入理解“一个对象一把锁”

日期：2014-05-20　浏览次数：20901 次

讨论：深入理解“一个对象一把锁”
Java多线程中，临界资源以对象的形式存在，当多个线程访问同一个临界资源时首先要获取该对象的锁，而且一个对象只有一把锁，想必这个原理大家都知道。先看一个例子：现在要从1顺次数到90，开启三个线程，每个线程数三十个，不能重复，不能乱序。题目很简单，只要做好同步就行了。
首先是代码一：

Java code


public class Demo
{
    public static void main(String args[])
    {
        MyThread mt1 = new MyThread();
        MyThread mt2 = new MyThread();
        MyThread mt3 = new MyThread();
        new Thread(mt1, "线程1").start();
        new Thread(mt2, "线程2").start();
        new Thread(mt3, "线程2").start();
    }
}

class MyThread implements Runnable
{
    private static Integer id = 0;

    public void run()
    {
        for(int i = 0; i < 30; i ++)
        {
            synchronized(id)
            {
                id++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " id = " + id);
            }
        }
    }
}

这段代码没能实现要求的结果，出现了同步问题。原因是什么呢？初一看，main方法中new了三个MyThread 对象，但问题是id是static的，三个MyThread 对象共享同一个id，为什么synchronized(id)没有起到应有的作用呢？
好，现在做下改动，把main方法改为下面的样子，其他的不变：
public static void main(String args[])
{
MyThread mt = new MyThread();
new Thread(mt, "线程1").start();
new Thread(mt, "线程2").start();
new Thread(mt, "线程2").start();
}
运行后会发现，依然存在同步问题，这究竟是什么原因呢？（其实要写出正确的代码很简单，只需要把synchronized(id)改为
synchronized(this)就不会有任何问题了。）

我个人的看法是问题出在id上,，他是Integer类型，跟String类型类似，他们都是final的，不仅类是final的，其底层实现中存储值的变量也是final的，以String为例，其底层实现是final char[]，因此每一次赋值都会重新分配内存来存储新的值。Integer类型也是这样，当前运行的线程每次做完id++，就会重新分配内存来存储加一后的id（也会有新的锁，个人猜测），而此线程持有的锁依然是以前的锁，这样当其他的线程试图获取新id的锁就不会有任何障碍了，于是同步错误发生了。
为了验证我的猜测，写了一段代码：

Java code


public class Demo5
{
    public static void main(String args[])
    {
        MyThread5 mt = new MyThread5();
        new Thread(mt, "线程1").start();
        new Thread(mt, "线程2").start();
    }
}

class MyThread5 implements Runnable
{
    private static Integer id = 0;
    
    public void run()
    {
        synchronized(id)
        {
            id++;
            String name = Thread.currentThread().getName();
            if(name.equals("线程1"))
            {
                try
                {
                    Thread.sleep(100);
                } 
                catch (InterruptedException e)
                {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(name + " id = " + id);
        }
    }
}

在我机器上，出现最多的结果是
线程2 id = 2
线程1 id = 2
可以看出来，同步失败了。我猜想的过程如下，线程1开始运行，首先看能否获得id的锁，没问题，因为没有其他线程持有该锁，接下来id++，此时内存中有两个Integer，一个内容为0，一个内容为1，id引用的对象是1，而线程1持有的是0的锁（猜想），然后sleep（），sleep不会释放锁，线程1仍然持有0的锁，然后线程2开始运行，也是先看能否获得id的锁，没问题，于是id++，这时id=2，输出结果“线程2 id = 2”，线程1睡醒了，继续运行，输出“线程1 id = 2”

在看一段代码：

Java code


public class Demo5
{
    public static void main(String args[])
    {
        MyThread5 mt = new MyThread5();
        new Thread(mt, "线程1").start();
        new Thread(mt, "线程2").start();
    }
}

class MyThread5 implements Runnable
{
    private static StringBuilder id = new StringBuilder("0");
    
    public void run()
    {
        synchronized(id)
        {
            int t = Integer.parseInt(id.toString());
            t++;
            id.delete(0, id.length());
            id.append(t);
            String name = Thread.currentThread().getName();
            if(name.equals("线程1"))
            {
                try
                {
                    Thread.sleep(100);
                } 
                catch (InterruptedException e)
                {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(name + " id = " + id);
        }
    }
}

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