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。
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}
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。