【集合類型的並發】Collections.synchronizedList

摘要: 詳細的解析：Collections.synchronizedList
    1 ：關注要點，為什么在有synchroniezed方法的同時會出現 Collections.synchronizedList
    2 ：知識背景： 您可能需要了解java Synchronized方法的加鎖的各種機制，包括如何上鎖，鎖對象
    3 ： plus： 您需要不斷的深化 Java加鎖的各種機制

@NotThreadSafe  
class BadListHelper <E> {  
    public List<E> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>());  

    public synchronized boolean putIfAbsent(E x) {  
        boolean absent = !list.contains(x);  
        if (absent)  
            list.add(x);  
        return absent;  
    }  
}  
 
  這個示例希望實現的功能是為List提供一個原子操作：若沒有則添加。因為ArrayList本身不是線程安全的，所以通過集合Collections.synchronizedList將其轉換為一個線程安全的類，然后通過一個輔助的方法來為List實現這么個功能。初看起來這個方法沒問題，因為也添加了synchronized關鍵字實現加鎖了。
 
 但是仔細分析，你會發現問題。首先對於synchronized關鍵字，需要說明的是，它是基於當前的對象來加鎖的，上面的方法也可以這樣寫：

public boolean putIfAbsent(E x) {  
    synchronized(this) {  
        boolean absent = !list.contains(x);  
        if (absent)  
            list.add(x);  
        return absent;  
    }  
}  

  所以這里的鎖其實是BadListHelper對象， 而可以肯定的是Collections.synchronizedList返回的線程安全的List內部使用的鎖絕對不是BadListHelper的對象，應為你在聲明和初始化這個集合的過程之中，你尚且都不知道這個對象的存在。所以BadListHelper中的putIfAbsent方法和線程安全的List使用的不是同一個鎖，因此上面的這個加了synchronized關鍵字的方法依然不能實現線程安全性。
 
 下面給出書中的另一種正確的實現：

@ThreadSafe  
class GoodListHelper <E> {  
    public List<E> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>());  

    public boolean putIfAbsent(E x) {  
        synchronized (list) {  
            boolean absent = !list.contains(x);  
            if (absent)  
                list.add(x);  
            return absent;  
        }  
    }  
}  
  如果你要分析這個實現是否正確，你需要搞清楚Collections.synchronizedList返回的線程安全的List內部使用的鎖是哪個對象，所以你得看看Collections.synchronizedList這個方法的源碼了。該方法源碼如下：

public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) {  
    return (list instanceof RandomAccess ?  
                new SynchronizedRandomAccessList<T>(list) :  
                new SynchronizedList<T>(list));  
    }  

 通過源碼，我們還需要知道ArrayList是否實現了RandomAccess接口：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable  

  查看ArrayList的源碼，可以看到它實現了RandomAccess，所以上面的synchronizedList放回的應該是SynchronizedRandomAccessList的實例。接下來看看SynchronizedRandomAccessList這個類的實現：

static class SynchronizedRandomAccessList<E>  extends SynchronizedList<E>  implements RandomAccess {  
        SynchronizedRandomAccessList(List<E> list) {  
            super(list);  
        }  
    SynchronizedRandomAccessList(List<E> list, Object mutex) {  
            super(list, mutex);  
        }  
    public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {  
        synchronized(mutex) {  
                return new SynchronizedRandomAccessList<E>(  
                    list.subList(fromIndex, toIndex), mutex);  
            }  
        }  
        static final long serialVersionUID = 1530674583602358482L;  
        private Object writeReplace() {  
            return new SynchronizedList<E>(list);  
        }  
    }  
 因為SynchronizedRandomAccessList這個類繼承自SynchronizedList，而大部分方法都在SynchronizedList中實現了，所以源碼中只包含了很少的方法，但是通過subList方法，我們可以看到這里使用的鎖對象為mutex對象，而mutex是在SynchronizedCollection類中定義的，所以再看看SynchronizedCollection這個類中關於mutex的定義部分源碼：
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static class SynchronizedCollection<E> implements Collection<E>, Serializable {  
    private static final long serialVersionUID = 3053995032091335093L;  
    final Collection<E> c;  // Backing Collection  
    final Object mutex;     // Object on which to synchronize  

    SynchronizedCollection(Collection<E> c) {  
            if (c==null)  
                throw new NullPointerException();  
        this.c = c;  
            mutex = this;  
        }  

    SynchronizedCollection(Collection<E> c, Object mutex) {  
        this.c = c;  
            this.mutex = mutex;  
        }  
}  
  可以看到mutex就是當前的SynchronizedCollection對象，而SynchronizedRandomAccessList繼承自SynchronizedList，SynchronizedList又繼承自SynchronizedCollection，所以SynchronizedRandomAccessList中的mutex也就是SynchronizedRandomAccessList的this對象。所以在GoodListHelper中使用的鎖list對象，和SynchronizedRandomAccessList內部的鎖是一致的，所以它可以實現線程安全性。

class BadListHelper <E> {  
    public List<E> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>()); public synchronized boolean putIfAbsent(E x) { boolean absent = !list.contains(x); if (absent) list.add(x); return absent; } } 

putIfAbsent方法和List並不是使用的同一個鎖對象，List使用的鎖對象並不是BadListHelper，而是list。假如A線程進入putIfAbsent方法，list這個鎖並沒有被獲取（A線程獲取的是 BadListHelper這個對象），所以其他線程還能夠獲得list鎖對象來改變list對象。boolean absent = !list.contains(x);當線程到這串代碼結束時，其他線程獲得list鎖對象，從而就能調用list的方法來改變list對象，這時候就可能導致!list.contains(x)改變，即域absent並不是A線程得到的布爾類型。所以這個類並不是線程安全的。

獲得變量的鎖就可以改變變量，沒有獲得變量鎖的就不能改變，獲得方法的鎖就可以執行方法里面的語句。