多线程：为什么会有这个输出？它是确定性的吗？

Question

我正在学习编写更好的多线程程序、线程安全和确定性。我遇到了这段代码

// File Name : Callme.java
// This program uses a synchronized block.
  class Callme {
     void call(String msg) {
        System.out.print("[" + msg);
        try {
           Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
           System.out.println("Interrupted");
        }
        System.out.println("]");
     }
  }

  // File Name : Caller.java
  class Caller implements Runnable {
     String msg;
     Callme target;
     Thread t;
     public Caller(Callme targ, String s) {
        target = targ;
        msg = s;
        t = new Thread(this);
        t.start();
     }

     // synchronize calls to call()
     public void run() {
        synchronized(target) { // synchronized block
           target.call(msg);
        }
     }
  }
  // File Name : Synch.java
  public class Synch {
     public static void main(String args[]) {
        Callme target = new Callme();
        Caller ob1 = new Caller(target, "Hello");
        Caller ob2 = new Caller(target, "Synchronized");
        Caller ob3 = new Caller(target, "World");

        // wait for threads to end
        try {
           ob1.t.join();
           ob2.t.join();
           ob3.t.join();
        } catch(InterruptedException e) {
           System.out.println("Interrupted");
        }
     }
  }

产生以下输出（尝试了大约 100 次）

[Hello]
[World]
[Synchronized]

所以我的第一个问题是，这个输出有保证吗？我还观察到，如果我将 sleep 更改为 100，它仍然会产生相同的输出，但如果我将 sleep 更改为 10输出更改为

[Hello]
[Synchronized]
[World]

第二个问题是，如果有保证，为什么？最后但并非最不重要的一点，为什么会有这个输出？我希望它是

[Hello]
[Synchronized]
[World]

Answer 1

我认为这里发生了两件非常有趣的事情。

代码尝试依赖同步块来保持调用顺序一致。这样做有两个问题：

1) 同步块是不公平的（请参阅Synchronization vs Lock），因此无论哪个线程首先到达锁定的同步块，都可能不是第一个被授予访问该对象的权限。然而，根据该帖子，方法级别的同步 public synchronized void run() 将是一个公平锁（在 Java 1.5 中，而不是 Java 1.6 中），因此第一个等待锁的将是第一个被授予对该对象的访问权限.

2) 即使同步块是公平的，理论上第一个线程（[synchronized]）也可能不是第一个调用run() 中的某些代码的线程。 [世界] 实际上可以先调用它。

Answer 2

不，不能保证输出。

Answer 3

没有输出顺序保证；输出是完全随机的，因为它是由操作系统决定的，哪个线程应该在一定时间内分配 CPU。将线程时间分配给 CPU 的算法是不确定的。

要使代码按此顺序打印 Hello, Synchronized, World 您应该将 Synch 更改为：

Caller ob1 = new Caller(target, "Hello");
ob1.t.join();
Caller ob2 = new Caller(target, "Synchronized");
ob2.t.join();
Caller ob3 = new Caller(target, "World");
ob3.t.join();

也不需要synchronized 块（按照它的编写方式），因为只有一个线程会调用 run 方法； msg 也只是读取，不写入会导致任何问题，target 上的 call 方法不会以任何方式改变 target 的状态。

Answer 4

不保证输出的顺序。 synchronized 块可防止不同线程在打印其输出时交错，但它无法确保三个不同输出的任何顺序。不幸的是，您看到的“确定性”行为只是偶然。