Java如何共享资源

核心提示：对一种非凡的资源——对象中的内存——java提供了内建的机制来防止它们的冲突，由于我们通常将数据元素设为从属于PRivate（私有）类，Java如何共享资源，然后只通过方法访问那些内存，所以只需将一个特定的方法设为synchronized（同步的），并完全消除synchronized要害字（当然，含有synchroni

　　对一种非凡的资源——对象中的内存——java提供了内建的机制来防止它们的冲突。由于我们通常将数据元素设为从属于PRivate（私有）类，然后只通过方法访问那些内存，所以只需将一个特定的方法设为synchronized（同步的），便可有效地防止冲突。在任何时刻，只可有一个线程调用特定对象的一个synchronized方法（尽管那个线程可以调用多个对象的同步方法）。下面列出简单的synchronized方法：
　　synchronized void f() { /* ... */ }
　　synchronized void g() { /* ... */ }
　　每个对象都包含了一把锁（也叫作“监视器”），它自动成为对象的一部分（不必为此写任何非凡的代码）。调用任何synchronized方法时，对象就会被锁定，不可再调用那个对象的其他任何synchronized方法，除非第一个方法完成了自己的工作，并解除锁定。在上面的例子中，假如为一个对象调用f()，便不能再为同样的对象调用g()，除非f()完成并解除锁定。因此，一个特定对象的所有synchronized方法都共享着一把锁，而且这把锁能防止多个方法对通用内存同时进行写操作（比如同时有多个线程）。
　　每个类也有自己的一把锁（作为类的Class对象的一部分），所以synchronized static方法可在一个类的范围内被相互间锁定起来，防止与static数据的接触。
　　注重假如想保护其他某些资源不被多个线程同时访问，可以强制通过synchronized方访问那些资源。
　　1. 计数器的同步
　　装备了这个新要害字后，我们能够采取的方案就更灵活了：可以只为TwoCounter中的方法简单地使用synchronized要害字。下面这个例子是对前例的改版，其中加入了新的要害字：
　　//: Sharing2.java
　　// Using the synchronized keyWord to prevent
　　// multiple access to a particular resource.
　　import java.awt.*;
　　import java.awt.event.*;
　　import java.applet.*;
　　class TwoCounter2 extends Thread {
　　 private boolean started = false;
　　 private TextField
　　 t1 = new TextField(5),
　　 t2 = new TextField(5);
　　 private Label l =
　　 new Label("count1 == count2");
　　 private int count1 = 0, count2 = 0;
　　 public TwoCounter2(Container c) {
　　 Panel p = new Panel();
　　 p.add(t1);
　　 p.add(t2);
　　 p.add(l);
　　 c.add(p);
　　 }
　　 public void start() {
　　 if(!started) {
　　 started = true;
　　 super.start();
　　 }
　　 }
　　 public synchronized void run() {
　　 while (true) {
　　 t1.setText(Integer.toString(count1++));
　　 t2.setText(Integer.toString(count2++));
　　 try {
　　 sleep(500);
　　 } catch (InterruptedException e){}
　　 }
　　 }
　　 public synchronized void synchTest() {
　　 Sharing2.incrementAccess();
　　 if(count1 != count2)
　　 l.setText("Unsynched");
　　 }
　　}
　　class Watcher2 extends Thread {
　　 private Sharing2 p;
　　 public Watcher2(Sharing2 p) {
　　 this.p = p;
　　 start();
　　 }
　　 public void run() {
　　 while(true) {
　　 for(int i = 0; i < p.s.length; i++)
　　 p.s[i].synchTest();
　　 try {
　　 sleep(500);
　　 } catch (InterruptedException e){}
　　 }
　　 }
　　}
　　public class Sharing2 extends Applet {
　　 TwoCounter2[] s;
　　 private static int accessCount = 0;
　　 private static TextField aCount =
　　 new TextField("0", 10);
　　 public static void incrementAccess() {
　　 accessCount++;
　　 aCount.setText(Integer.toString(accessCount));
　　 }
　　 private Button
　　 start = new Button("Start"),
　　 observer = new Button("Observe");
　　 private boolean isApplet = true;
　　 private int numCounters = 0;
　　 private int numObservers = 0;
　　 public void init() {
　　 if(isApplet) {
　　 numCounters =
　　 Integer.parseInt(getParameter("size"));
　　 numObservers =
　　 Integer.parseInt(
　　 getParameter("observers"));
　　 }
　　 s = new TwoCounter2[numCounters];
　　 for(int i = 0; i < s.length; i++)
　　 s[i] = new TwoCounter2(this);
　　 Panel p = new Panel();
　　 start.addActionListener(new StartL());
　　 p.add(start);
　　 observer.addActionListener(new ObserverL());
　　 p.add(observer);
　　 p.add(new Label("Access Count"));
　　 p.add(aCount);
　　 add(p);
　　 }
　　 class StartL implements ActionListener {
　　 public void actionPerformed(ActionEvent e) {
　　 for(int i = 0; i < s.length; i++)
　　 s[i].start();
　　 }
　　 }
　　 class ObserverL implements ActionListener {
　　 public void actionPerformed(ActionEvent e) {
　　 for(int i = 0; i < numObservers; i++)
　　 new Watcher2(Sharing2.this);
　　 }
　　 }
　　 public static void main(String[] args) {
　　 Sharing2 applet = new Sharing2();
　　 // This isn't an applet, so set the flag and
　　 // prodUCe the parameter values from args:
　　 applet.isApplet = false;
　　 applet.numCounters =
　　 (args.length == 0 ? 5 :
　　 Integer.parseInt(args[0]));
　　 applet.numObservers =
　　 (args.length < 2 ? 5 :
　　 Integer.parseInt(args[1]));
　　 Frame aFrame = new Frame("Sharing2");
　　 aFrame.addWindowListener(
　　 new WindowAdapter() {
　　 public void windowClosing(WindowEvent e){
　　 System.exit(0);
　　 }
　　 });
　　 aFrame.add(applet, BorderLayout.CENTER);
　　 aFrame.setSize(350, applet.numCounters *100);
　　 applet.init();
　　 applet.start();
　　 aFrame.setVisible(true);
　　 }
　　}
　　我们注重到无论run()还是synchTest()都是“同步的”。假如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：对于访问某个要害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。
　　现在又碰到了一个新问题。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“要害区域”，而且要用不同的方式来使用synchronized要害字，以设置一个要害区域。Java通过“同步块”提供对要害区域的支持；这一次，我们用synchronized要害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。假如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要害字，换成用一个同步块包围两个要害行，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：
　　
　　 public void run() {
　　 while (true) {
　　 synchronized(this) {
　　 t1.setText(Integer.toString(count1++));
　　 t2.setText(Integer.toString(count2++));
　　 }
　　 try {
　　 sleep(500);
　　 } catch (InterruptedException e){}
　　 }
　　 }
　　这是必须对Sharing2.java作出的唯一修改，我们会看到尽管两个计数器永远不会脱离同步（取决于答应Watcher什么时候检查它们），但在run()执行期间，仍然向Watcher提供了足够的访问权限。
　　当然，所有同步都取决于程序员是否勤奋：要访问共享资源的每一部分代码都必须封装到一个适当的同步块里。
　　2. 同步的效率
　　由于要为同样的数据编写两个方法，所以无论如何都不会给人留下效率很高的印象。看来似乎更好的一种做法是将所有方法都设为自动同步，并完全消除synchronized要害字（当然，含有synchronized run()的例子显示出这样做是很不通的）。但它也揭示出获取一把锁并非一种“廉价”方案——为一次方法调用付出的代价（进入和退出方法，