Java中String做為synchronized同步鎖使用詳解

Java中使用String作同步鎖

在Java中String是一種特殊的類型存在，在jdk中String在創建后是共享常量池的，即使在jdk1.8之后實現有所不同，但是功能還是差不多的。

借助這個特點我們可以使用String來作同步的鎖，比如更新用戶信息的時候，可以使用用戶的名稱作為同步鎖，這樣不同的用戶就可以使用不同的鎖，提升並發性能。這個特點擴展開來適當的場景就非常之多了。

只不過正因為String的特殊性，java還包含了更多的與字符串相關的工具類，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出來類似一個變量使用的。這些情況就會影響線程的同步了。

針對這些情況逐一測試一下。

使用new String()作一下測試

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) { //這里直接使用String對象本身作為鎖
				CNT = CNT+1;
				System.out.println("Value:" + CNT);
			}			
		}
	}
	
}

輸出的結果

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

從結果可以看出，每個線程創建前使用new String(lock)會產生不同的鎖，造成線程同步失敗。所以在使用的時候要特別注意這點，new String(lock)是會產生不同的對象，他們所指向的對象鎖是不同的。

StringBulider和StringBuffer的問題

由上引申到StringBuilder和StringBuffer，這也是使用字符串作為同步鎖需要注意的問題。比如某些場景下需要對字符串拼接后作為鎖。比如：用戶名+機構名:

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();
}

運行結果

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

可見，這個鎖還是不行。原因是StringBuiler的toString方法中返回的是new String，代碼如下：

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

這就導致線程拿到的還是不同的字符串對象。

解決方法

針對上面舉的例子可以發現，使用String作為同步鎖必須注意產生不同對象的問題，必須保證線程拿到的是同一個String對象。做法最簡單的就是使用同一個String對象，但這個有時很難保證。特別是我們很多的時候代碼是分布式環境下的。

比如，我們將用戶名存在了redis里，線程每次同步的時候去redis里取一下數據，這樣就很有可能導致產生新的String對象。這個時候就得使用intern()方法。上面的代碼修改為：

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

這樣就是直接獲取的是字符串的值本身，而不是取的String的對象，以此保證同一個字符串拿到的是同一個String對象，自然在同一個進程中就是同一個對象鎖了。

測試結果

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