同步数组中的元素

Question

我是 Java 多线程的新手，不太了解发生了什么。

从在线教程和讲义中，我知道必须将synchronized 块应用于非空对象，以确保只有一个线程可以执行该代码块。由于数组是 Java 中的对象，因此可以对其应用同步。此外，如果数组存储对象，我也应该能够同步数组的每个元素。

我的程序有几个线程更新了一个数字数组，因此我创建了一个 Long 对象数组：

synchronized (grid[arrayIndex]){
    grid[arrayIndex] += a.getNumber();
}

这段代码位于我扩展的线程类的run() 方法中。数组 grid 由我的所有线程共享。但是，在一个线程上运行相同的程序时，这不会返回正确的结果。

Answer 1

这行不通。重要的是要意识到grid[arrayIndex] += ... 实际上是用新对象替换grid 中的元素。这意味着您正在对数组中的一个对象进行同步，然后立即用数组中的另一个对象替换该对象。这将导致其他线程锁定不同的对象，因此它们不会阻塞。您必须锁定一个常量对象。

您可以改为锁定整个数组对象，如果它永远不会被另一个数组对象替换：

synchronized (grid) {
    // this changes the object to another Long so can't be used to lock
    grid[arrayIndex] += a.getNumber();
}

这就是为什么锁定final 对象是一种很好的模式的原因之一。请参阅此答案以了解更多详细信息：

Why is it not a good practice to synchronize on Boolean?

Answer 2

另一种选择是使用AtomicLong 对象的数组，并使用它们的addAndGet() 或getAndAdd() 方法。您不需要同步来增加对象，并且可以同时增加多个对象。

Answer 3

java 类 Long 是不可变的，你不能改变它的值。所以当你执行一个动作时：

grid[arrayIndex] += a.getNumber();

它并没有改变你正在锁定的 grid[arrayIndex] 的值，而是实际上创建了一个新的 Long 对象并将其值设置为旧值加上 a.getNumber。所以你最终会在不同的对象上同步不同的线程，这会导致你看到的结果

Answer 4

你在这里的synchronized 块不好。当您在数组元素（可能是一个数字）上进行同步时，您只在该对象上进行同步。当您将数组的元素重新分配给与开始时不同的对象时，同步不再在正确的对象上，其他线程将能够访问该索引。

这两个选项之一会更正确：

private final int[] grid = new int[10];

synchronized (grid) {
    grid[arrayIndex] += a.getNumber();
}

如果grid不能是final：

private final Object MUTEX = new Object();

synchronized (MUTEX) {
    grid[arrayIndex] += a.getNumber();
}

如果您使用第二个选项并且grid 不是final，则还应同步对grid 的任何分配。

synchronized (MUTEX) {
    grid = new int[20];
}

总是在最终的东西上同步，总是在访问和修改上同步，一旦你完成了，你就可以开始研究其他锁定机制，例如Lock、ReadWriteLock和Semaphore。这些可以提供比同步更复杂的锁定机制，这对于仅 Java 的默认同步还不够的情况更好，例如在高吞吐量系统中锁定数据 (read/write locking) 或锁定在资源池中 (counting semaphores)。