Java中String做为synchronized同步锁使用详解

Java中使用String作同步锁

在Java中String是一种特殊的类型存在,在jdk中String在创建后是共享常量池的,即使在jdk1.8之后实现有所不同,但是功能还是差不多的。

借助这个特点我们可以使用String来作同步的锁,比如更新用户信息的时候,可以使用用户的名称作为同步锁,这样不同的用户就可以使用不同的锁,提升并发性能。这个特点扩展开来适当的场景就非常之多了。

只不过正因为String的特殊性,java还包含了更多的与字符串相关的工具类,如StringBuffer、StringBuilder等。而且字符串映射的值是常量,但是String本身是可以new出来类似一个变量使用的。这些情况就会影响线程的同步了。

针对这些情况逐一测试一下。

使用new String()作一下测试

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class TestStringSync {
    private static Integer CNT = 0;
    
    public static void main(String[] args) {
        final String lock = new String(ObjectId.get().toString());
        run(lock);
    }

    private static void run(String lock) {
        final Integer threadNum = 10;
        final CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(threadNum, new Runnable() {
            
            public void run() {
                System.out.println("threadNum : " + threadNum);
            }
        });
        
        for(int i = 0; i< threadNum; i++) {
            String tmpLock = new String(lock);
            new TestThread(cb, tmpLock.toString()).start();
        }
    }

    static class TestThread extends Thread {
        private CyclicBarrier cbLock;
        private String lock;
        
        public TestThread(CyclicBarrier cbLock, String lock) {
            this.cbLock = cbLock;
            this.lock = lock;
        }
        public void run() {
            try {
                cbLock.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
            synchronized(lock) { //这里直接使用String对象本身作为锁
                CNT = CNT+1;
                System.out.println("Value:" + CNT);
            }           
        }
    }
    
}

输出的结果

threadNum : 10
Value:2
Value:2
Value:2
Value:2
Value:4
Value:5
Value:5
Value:4
Value:4
Value:4

从结果可以看出,每个线程创建前使用new String(lock)会产生不同的锁,造成线程同步失败。所以在使用的时候要特别注意这点,new String(lock)是会产生不同的对象,他们所指向的对象锁是不同的。

StringBulider和StringBuffer的问题

由上引申到StringBuilder和StringBuffer,这也是使用字符串作为同步锁需要注意的问题。比如某些场景下需要对字符串拼接后作为锁。比如:用户名+机构名:

StringBuilder tmpLock = new StringBuilder();
tmpLock.append("user name");
tmpLock.append("org name");
for(int i = 0; i< threadNum; i++) {
    new TestThread(cb, tmpLock.toString()).start();
}

运行结果

threadNum : 10
Value:2
Value:2
Value:2
Value:3
Value:2
Value:3
Value:2
Value:3
Value:2
Value:2

可见,这个锁还是不行。原因是StringBuiler的toString方法中返回的是new String,代码如下:

   @Override
    public String toString() {
        // Create a copy, don't share the array
        return new String(value, 0, count);
    }

这就导致线程拿到的还是不同的字符串对象。

解决方法

针对上面举的例子可以发现,使用String作为同步锁必须注意产生不同对象的问题,必须保证线程拿到的是同一个String对象。做法最简单的就是使用同一个String对象,但这个有时很难保证。特别是我们很多的时候代码是分布式环境下的。

比如,我们将用户名存在了redis里,线程每次同步的时候去redis里取一下数据,这样就很有可能导致产生新的String对象。这个时候就得使用intern()方法。上面的代码修改为:

synchronized(lock.intern()) {
    CNT = CNT+1;
    System.out.println("Value:" + CNT);
}   

这样就是直接获取的是字符串的值本身,而不是取的String的对象,以此保证同一个字符串拿到的是同一个String对象,自然在同一个进程中就是同一个对象锁了。

测试结果

threadNum : 10
Value:1
Value:2
Value:3
Value:4
Value:5
Value:6
Value:7
Value:8
Value:9
Value:10

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