内部锁和同步

同步是在被称为内部锁或者管锁的内部实体上建立起来的。内部锁在同步的两个方面都扮演了重要的角色:加强对一个对象状态互斥的进入,以及建立对可见性很重要的happens-before关系。

每个对象都有一个与其关联的内部锁。习惯地说,如果一个线程需要对某个对象的域进行互斥、持续的访问,那么该线程需要在访问之前,取得这个对象的内部锁。线程持有锁的时间,是指该线程获得锁,到它释放锁之间的时间。只要一个线程持有一个内部锁,其他线程就无法获取相同的锁。当其他线程试图获取时,它们会被阻塞。

当一个线程释放一个内部锁时,一个happens-before关系就在释放的动作和之后对相同锁的获取动作之间建立。

同步方法中的锁

当一个线程调用一个同步方法时,它自动获取了该对象的内部锁,然后在方法返回时自动释放。即使返回是异常退出,锁仍然会释放。

同步代码块中的锁

另一个创建同步代码的方式是使用同步代码块。不像是同步方法,同步代码块必须指定提供内部锁的对象:

public void addName(String name) {
    synchronized(this) {
        lastName = name;
        nameCount++;
    }
    nameList.add(name);
}

在这个例子中,addName方法需要对lastName和nameCount进行变化同步,但同时也需要避免同步调用该对象的其他方法(在同步代码块中调用其他方法,会导致活锁,这会在之后的章节讲到)。没有同步语句,那只会有一个分离的、非同步方法,只为了调用nameList.add。

同步语句使用更细致的同步颗粒,对提高并发也很有帮助。比如,有一个MsLLunch类,它有两个变量,c1和c2,它们从来不会同时使用。所有对这两个域进行修改的操作都必须是同步的,但c1和c2各自的更新操作却没有理由被对方打扰——如果这样做,会降低并发,因为创造了不必要的阻塞。因此此处不用同步方法,或是与this相关的锁,我们创建两个独立的对象,来关联锁。

public class MsLunch {
    private long c1 = 0;
    private long c2 = 0;
    private Object lock1 = new Object();
    private Object lock2 = new Object();

    public void inc1() {
        synchronized(lock1) {
            c1++;
        }
    }

    public void inc2() {
        synchronized(lock2) {
            c2++;
        }
    }
}

使用这个用法需要非常小心。你需要要完成确定对域交错访问是真的安全。

可重入同步

一个线程无法获取被另一个线程持有的锁,但一个线程可以获取它自己已经拥有的锁。允许一个锁来超过一次、反复获取相同的锁,就被称为允许可重入同步。这描述了以下的情况:同步的代码直接或间接地调用了一个方法,其中也包含着同步的代码,并且这两个代码集使用相同的锁。如果没有可重入同步,那么被同步的代码必须要有更多的预先检查,来防止一个线程自己导致自己阻塞。

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