JVM原理学习笔记 -- (对象线程同步)

关于“单例同步”：

一直有人在问单例对象的并发调用是否需要同步，基本属于“月经帖”了，答案是现成的满天下都是，但真

正能让人心里踏实下来的解释寥寥无几。实际上，只要学习了一些JVM的运行原理，解释这个问题就不难了。

如果一个类是单例的，比如某些DAO的设计，那么所有的线程来访问这个类的实例的时候，它们获得的都将

是同一个对象，这是不言自明的。如果这些线程的当前操作是“互斥”的，那么每个线程就必须在取得该实例

的访问资格的时候为该对象上锁，以独享该对象直到当前操作结束，以免在操作中途被其它线程介入而产生不

可预知的结果。问题是，什么样的操作是“互斥”的呢？

简单地说，互斥操作就是两个操作企图对它俩共享的某个资源进行修改，而修改的结果是不可预知的。于是

问题就变成了，什么才是“共享的资源”？从纯粹java语法的角度这个问题没法解释，因为它遵循的是当前java

虚拟机的规范描述。现假设两个线程正企图同时访问一个单例对象的方法，如，

int method1(int i) {

int j = 3;

return i+j;

}

一个规范的虚拟机线程在调用method1()的时候是这样做的：

1） 把method1()的局部变量，包括参数，压入当前线程的栈；

2） 从当前线程栈弹出变量j，并赋予数值3；

3） 从当前线程栈弹出参数i，与j执行加法运算；

4） 从当前线程栈中释放当前方法占用的栈帧，并把method1()的结果压入当前线程栈。

需要说明的是，当前线程栈是当前线程独有的，绝对不会被其它线程访问到。这样，只要你在method1()里面

使用的全都是局部变量或参数，那就不需要为多线程的并发调用发愁，因为每个线程都有自己的栈帧，各不相

干。

复杂一点，如果method1()是这样定义的：

int method1（int i, SingletonClass singleObj） {

singleObj.intValue ++;

int j = i + singleObj.intValue；

一个规范的虚拟机线程在调用method1()的时候是这样做的：
1） 把method1()的局部变量，包括参数，压入当前线程的栈；
2） 从当前线程栈弹出变量j，并赋予数值3；
3） 从当前线程栈弹出参数i，与j执行加法运算；
4） 从当前线程栈中释放当前方法占用的栈帧，并把method1()的结果压入当前线程栈。
需要说明的是，当前线程栈是当前线程独有的，绝对不会被其它线程访问到。这样，只要你在method1()里面
使用的全都是局部变量或参数，那就不需要为多线程的并发调用发愁，因为每个线程都有自己的栈帧，各不相
干。
复杂一点，如果method1()是这样定义的：
int method1（int i, SingletonClass singleObj） {
singleObj.intValue ++;
int j = i + singleObj.intValue；

return j;
}

这下我们就不得不考虑线程同步问题了，这个方法显然包含了一个互斥的操作“singleObj.intValue ++;”。
前面说过，方法的参数会被压入当前线程私有的栈直到方法结束，但这里要注意的是，singleObj只是一个引用
地址而非真正的对象实例，因此，尽管singleObj这个引用值是被压入线程私有栈去的，但真正的对象实例却是
在堆里存放的，栈虽然是线程私有的，堆却是所有线程共享的，因此singleObj的成员变量intValue是完全有可
能在当前线程执行第二行代码前被其它线程修改了的。比如说，线程1调用mothod1()的时候
singleObj.intValue的值是1， i的值是2，那么正确的情况下，method1()的返回值应该是4。但当线程1和线程
2几乎同时调用method1()，线程2恰好在线程1把intValue变成2之后的一瞬间又执行了一次
singleObj.intValue ++，由于singleObj是单例，两个线程遇到的singleObj是同一个对象，因此这次运算将把
intValue变成3。接下来线程1继续第二行代码，结果j的结果变成了i+3 = 2+3 = 5 。 如此一来，线程1调用
method1()的返回结果究竟会是 4 还是 5 是无法确定的，只能凭运气，寄望线程2在线程1从调用method1()到
取得返回值之间的这段时间打盹。在绝大多数情况下，这种“凭运气”的做法是不能接受的，我们需要向线程1
保证，在它调用method1()期间绝不会收到线程2的干扰。做法如下：

int method1（int i, SingletonClass singleObj） {
int j = 0;
synchronize(singleObj) {
singleObj.intValue ++;
j = i + singleObj.intValue；
}
return j;
}
这个写法仍然有缺陷，因为线程2很可能在线程1执行int j = 0 的时候修改singleObj的intValue，所以比较可靠
的应该在调用method1()之前锁住singleObj：
synchronize（singleObj） {
int result = obj.method1(2, singleObj);
}
小小总结一下，“一个方法如果涉及对某个共享对象（或堆对象）的写操作，那么它必须同步该对象”这个说
法在大多数情况下都对，但还有些失之笼统，或许这样说比较准确些，“如果一个方法对某共享对象的写操作

会造成其它线程返回值的不确定性，则该方法应该同步该对象。”