Java руководство для начинающих - Шилдт Герберт (2012)

Если в программе используется несколько потоков, то иногда приходится координировать действия двух потоков или более. Процесс достижения такой координации называется синхронизацией. Самой распространенной причиной для синхронизации является необходимость разделять среди двух или более потоков общий ресурс, который может быть одновременно доступен только одному потоку. Например, когда в одном потоке выполняется запись информации в файл, второму потоку должно быть запрещено делать это в тот же самый момент времени. Синхронизация требуется и в том случае, если один поток ожидает событие, вызываемое другим потоком. В подобной ситуации требуются какие-то средства, позволяющие приостановить один из потоков до тех пор, пока не произойдет событие в другом потоке. После этого ожидающий поток может возобновить свое выполнение.

Главным для синхронизации в Java является понятие монитора, контролирующего доступ к объекту. Монитор реализует принцип блокировки. Если объект заблокирован одним потоком, то он оказывается недоступным для других потоков. В какой-то момент объект разблокируется, и другие потоки могут обращаться к нему.

У каждого объекта в Java имеется свой монитор. Этот механизм встроен в сам язык. Следовательно, все объекты поддаются синхронизации. Для поддержки синхронизации в Java предусмотрено ключевое слово synchronized и ряд вполне определенных методов у каждого из объектов. А поскольку средства синхронизации встроены в язык, то пользоваться ими на практике очень просто — гораздо проще, чем может показаться на первый взгляд. Для многих программ средства синхронизации объектов по сути прозрачны.

Синхронизировать код можно двумя способами. Оба способа рассматриваются ниже, и в обоих используется ключевое слово synchronized.

Применение синхронизированных методов

Для того чтобы синхронизировать метод, в его объявлении следует указать ключевое слово synchronized. Когда такой метод получает управление, вызывающий поток активизирует монитор, что приводит к блокированию объекта. Если объект блокирован, он недоступен из другого потока, а кроме того, его нельзя вызвать из других синхронизированных методов, определенных в классе данного объекта. Когда выполнение синхронизированного метода завершается, монитор разблокирует объект, что позволяет другому потоку использовать этот метод. Таким образом, для достижения синхронизации программирующему на Java не приходится прилагать каких-то особых усилий.

Ниже приведен пример программы, демонстрирующий контролируемый доступ к методу sumArray (). Этот метод суммирует элементы целочисленного массива.

// Применение ключевого слова synchronize для управления доступом.

class SumArray {

private int sum;

// Метод sumArray() синхронизирован.

synchronized int sumArray(int nums[]) {

sum = 0; // обнулить сумму

for(int i=0; i<nums.length; i++) {

sum += nums[i];

System.out.println("Running total for " +

Thread.currentThread().getName() +

" is " + sum);

try {

Thread.sleep(10); // разрешить переключение задач

}

catch(InterruptedException exc) {

System.out.println("Main thread interrupted.");

}

}

return sum;

}

}

class MyThread implements Runnable {

Thread thrd;

static SumArray sa = new SumArray();

int a[];

int answer;

// построить новый поток

MyThread(String name, int nums[]) {

thrd = new Thread(this, name);

a = nums;.

thrd.start(); // начать поток

}

// начать исполнение нового потока

public void run() {

int sum;

System.out.println(thrd.getName() + " starting.");

answer = sa.sumArray(a);

System.out.println("Sum for " + thrd.getName() +

" is " + answer);

System.out.println(thrd.getName() + " terminating.");

}

}