为什么同步在此代码中无法正常工作？答案

【问题标题】：Why is synchronization not working properly within this code?为什么同步在此代码中无法正常工作？
【发布时间】：2017-02-03 02:04:27
【问题描述】：

在过去的几天里，我一直在阅读有关多线程的文章，并且遇到了一个使用多线程的简单任务。这是任务：

创建一个模拟 50 米跑步比赛的应用程序（在我的代码中，它们是 10 米，没关系）。跑步者的数量应该是 5 并且你应该命名每个跑步者线程。打印获胜者。所有其他线程也应该完成比赛。打印每个跑步者完成比赛所用的时间并突出显示获胜者的时间。

这是我写的代码：

public class Racer implements Runnable {
    public static String winner;
    public static int time = 0;

    public void incrementTime() {
        synchronized (Racer.class) {
            time++;
        }
    }
    public void race() {
        for (int distance = 1; distance <= 10; distance++) {
            incrementTime();
            System.out.println("Distance covered by " + Thread.currentThread().getName() + " is " + distance + " meters.");
            boolean finalDest = this.isTheRaceOver(distance);
            if (finalDest) {
                break;
            }
        }
    }
    private boolean isTheRaceOver(int finalDistance) {
        boolean isRaceOver = false;
        if (Racer.winner == null && finalDistance == 10) {
            String winnerName = Thread.currentThread().getName();
            Racer.winner = winnerName;
            System.out.println("The winner is : " + Racer.winner + " with time " + time);
            isRaceOver = true;
        } else if (Racer.winner == null) {
            isRaceOver = false;
        } else if (finalDistance != 10) {
            isRaceOver = false;
        } else if (finalDistance == 10) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is with time " + time);
        }
        return isRaceOver;
    }
    @Override
    public void run() {
        this.race();
    }
}

public class RacerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Racer racer = new Racer();
        Thread a = new Thread(racer, "A");
        Thread b = new Thread(racer, "B");
        Thread c = new Thread(racer, "C");
        Thread d = new Thread(racer, "D");
        Thread e = new Thread(racer, "E");
        a.start();
        b.start();
        c.start();
        d.start();
        e.start();
    }
}

一个输出是：

A 覆盖的距离是 1 米。
C所覆盖的距离为1米。
C覆盖的距离是2米。
C覆盖的距离是3米。
C覆盖的距离是4米。
C覆盖的距离是5米。
C覆盖的距离是6米。
C覆盖的距离是7米。
C覆盖的距离是8米。
C覆盖的距离是9米。
C覆盖的距离是10米。
获胜者是：C 时间为 12 // 应该是 11？
B所覆盖的距离为1米。
B 覆盖的距离为 2 米。
...... 等等

困扰我的是，当它打印每个赛车手（线程）跑完距离所用的时间时，它没有显示正确的时间。我使 incrementTime() 同步，但程序也不能正常工作。你能告诉我有什么问题吗？我的错在哪里？

【问题讨论】：

标签： java multithreading synchronization

【解决方案1】：

每个跑步者都会增加时间，导致状态不一致。您应该将赛车手与实际比赛分开，这可能应该在一个单独的类中。

您的问题出现在 Racer Runnable 的 race 方法中，其中每个 runner 递增 static time 字段，从而导致意外行为。

【讨论】：

这个解释是正确的。我不知道为什么它被否决了。
是的，我知道问题来自 race() 但几分钟前我尝试在 for 循环中创建一个同步块，它似乎工作正常。我运行了几次。 . 但是谢谢！

【解决方案2】：

每个跑步者都会增加时间，并且在增加时间方法上只有一个锁。 Runner C 完成他们的比赛并调用 isRaceOver 方法。由于 c 将获得 11 的时间，线程 b 运行 race 方法，潜入并增加时间 1。结果，c 获得了 12 的时间并错误地打印出时间。如果您的意图是让所有跑步者都能够增加时间，则必须确保一次只有 1 个线程在进行比赛或 IsTheRaceOver。

【讨论】：

【解决方案3】：

在您的实现中，time 由所有线程共享。因此，如果一个线程递增，则另一个线程将读取该值，例如：

线程1进入race()时间值为0
线程 1 调用 incrementTime() 将值更改为 1
线程2进入race()时间值为1
线程 2 调用 incrementTime() 将值更改为 2

这将使time 变量处于不一致的状态。为避免这种情况，您可以尝试在 race() 方法中删除 time，以便每个线程都有自己的时间。

【讨论】：

感谢您的回答，但我还有其他想法。

【解决方案4】：

你会在没有同步块的情况下得到相同的结果，因为你同步了一个默认为原子的整数。不需要同步关键字，所以根本没有同步。

A 覆盖的距离是 1 米。
C所覆盖的距离为1米。
C所覆盖的距离为2米。
...
获胜者是：C 时间为 12 // 应该是 11 ？

从您的输出中可以清楚地看出，另一个线程也增加了时间。在您打印获胜者之前，可能有另一个线程增加了时间。要解决您的问题，您必须同步 incrementTime 和 isTheRaceOver 方法，这样您可以确保在打印之前另一个线程无法增加时间。

但请稍等： 同步块不保证更新对另一个线程可见，这称为缓存一致性。如果您在一个线程更新变量时不使用volatile 关键字，则不能保证另一个线程会看到它。例如，即使您设置了获胜者，另一个线程仍可能将其视为 null。

确保使用 volatile 关键字或锁（也使用内存屏障）以保证更新对其他线程可见。

【讨论】：