诡异的线程加锁问题

叁歲伎倆 2022-09-26 03:16 250阅读 0赞

引言：在Java中，对于互斥的代码块，我们需要使用synchronized来进行线程安全的保证，本文将针对某个synchronized的锁实例中发生的问题来分析。

1. 测试代码

直接上代码，简单明了:

public class BadLockOnInteger implements Runnable {
        public static Integer i = 0;
        static BadLockOnInteger instance = new BadLockOnInteger();
        
    	@Override
    	public void run() {
    		for (int j=0; j<1000000; j++) {
    			synchronized(i){
    				i++;
    			}
    		}
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    		Thread t1 = new Thread(instance);
    		Thread t2 = new Thread(instance);
    		t1.start();
    		t2.start();
    		t1.join();
    		t2.join();
    		
    		System.out.println(i);
    	}
    }

预期行为结果：　2000000

实际的行为结果：1584637，1160643，.....

貌似结果是随机的，且每次的结果都有不同，好像哪里出了问题.......

2.  代码分析

这段代码其实很简单，就是针对ｉ进行累加，每个线程增加１000000次，两个线程应该是2000000，针对两个线程使用了synchronized来保证互斥区域的线程安全。但是结果确实远远小于２百万的预期结果，只能证明这个synchronized的锁没有起到应有的作用，synchronized(i)好像没有问题呀，那问题处在哪里呢？

3. 原因分析

在实际的代码执行过程中，i++在真实执行时变成了下面这个样子？

i = Integer.valueOf(i.intValue() + 1)

在我们进一步查看起Integer.valueOf()的源代码，我们可以看到：

public static Integer valueOf(int i) {
    
           assert IntegerCache.high >= 127;
    
           if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
    
                return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    
           return new Integer(i);
       }

Integer.valueOf() 实际上一个工厂方法，它会倾向于返回一个代表制定数值Integer实例，因此，i++的本质是，创建了一个新的Integer对象，并将它的引用赋给i.

因此我们就知道两个线程每次加锁都加在了不同的对象实例上，从而导致对临界区代码控制出现问题。

以下是摘在Integer.class的源代码：

/**
         * The value of the {@code Integer}.
         *
         * @serial
         */
        private final int value;

在其内部实现上，value是一个final类型的整形变量，其在创建之后，就无法被改变了，故在我们尝试修改其值的过程中，只能创建新的Integer对象。

4. 问题修复

修正这个问题只需要将

synchronized(i)

替换为:

synchronized(instance)

5. 总结

synchronized锁定的对象Integer在实际的代码中，是使用final来指定的。所以每次值的改变都会创建新的Integer对象；同样的道理类似于Long, 之类的都是这样的情况，所以最好不要作为锁对象，因为其有可能在值变更的时候创建出新对象，故锁对象发生了变更，锁机制失效。