不要重新分配被锁定对象的对象引用
2024年03月14日
synchronized关键字锁定对象。对象是在synchronized代码内部被锁定的，这一点对此对象以及您对其对象引用所作的更改意味着什么呢？对一个对象作同步处理只锁定该对象。但是，必须注意不要重新分配被锁定对象的对象引用。那么如果这样做会发生什么情况呢？请考虑下面这段代码，它实现了一个Stack：class Stack
{
private int StackSize=10;
private int[]intArr=new int[stackSize];
private int index;//Stack中的下一个可用位置。
public void push(int val)
{
synchronized(intArr){
//如果已满，则重新分配整数数组（即我们的Stack）。
if(index==intArr.length)
{
stackSize*=2;
int[]newintArr==new int[stackSize];
System.arraycopy(intArr,0,newintArr,0,intArr.length);
intArr=newintArr;
}
intArr[index]==val;
index++;
}
}
public int pop()
{
int retval;
synchronized(intArr){
if(index>0)
{
retval=intArr[index-1];//检索值，
index--;//并使Stack减少1个值。
return retval;
}
}
throw new EmptyStackException();
}
//...
}
这段代码用数组实现了一个Stack。创建了一个初始大小为10的数组来容纳整数值。此类实现了push和pop方法来模拟Stack的使用。在push方法中，如果数组中没有更多的空间来容纳压入的值，则数组被重新分配以创建更多的存储空间。（故意没有用Vector来实现这个类。Vector中不能储存基本类型。）
请注意，这段代码是要由多个线程进行访问的。push和pop方法每次对该类的共享实例数据的访问都是在synchronized块内完成的。这样就保证了多个线程不能并发访问此数组而生成不正确的结果。
这段代码有一个主要的缺点。它对整数数组对象作了同步处理，而这个数组被Stack类的intArr所引用。当push方法重新分配此整数数组时，这个缺点就会显露出来。当这种情况发生时，对象引用intArr被重新指定为引用一个新的、更大的整数数组对象。请注意，这是在push方法的synchronized块执行期间发生的。此块针对intArr变量引用的对象进行了同步处理。因此，在这段代码内锁定的对象不再被使用。请考虑以下的事件序列：
线程1调用push方法并获得intArr对象的锁。
线程1被线程2抢先。
线程2调用pop方法。此方法因试图获取当前线程1在push方法中持有的同一个锁而阻塞。
线程1重新获得控制并重新分配数组。intArr变量现在引用一个不同的变量。
push方法退出并释放它对原来的intArr对象的锁。
线程1再次调用push方法并获得新intArr对象的锁。
线程1被线程2抢先。
线程2获得旧intArr对象的对象锁并试图访问其内存。
现在线程1持有由intArr引用的新对象的锁，线程2持有由intArr引用的旧对象的锁。因为两个线程持有不同的锁，所以它们可以并发执行synchronized push和pop方法，从而导致错误。很明显，这不是所希望的结果。
这个问题是因push方法重新分配被锁定对象的对象引用而造成的。当某个对象被锁定时，其他线程可能在同一个对象锁上被阻塞。如果将被锁定对象的对象引用重新分配给另一个对象，其他线程的挂起锁则是针对代码中已不再相关的对象的。
您可以这样修正这段代码，去掉对intArr变量的同步，而对push和pop方法进行同步。通过将synchronized关键字添加为方法修饰符即可实现这一点。正确的代码如下所示：
class Stack
{
//与前面相同...
public synchronized void push(int val)
{
//如果为空，则重新分配整数数组（即我们的Stack）。
if(index==intArr.length)
{
stackSize*=2;
int[]newintArr=new int[stackSize];
System.arraycopy(intArr,0,newintArr,0,intArr.length);
intArr=newintArr;
}
intArr[index]=val;
index++;
}
public synchronized int pop()
{
int retval;
if(index>0)
{
retval=intArr[index-1];
index--;
return retval;
}
throw new EmptyStackException();
}
}
这个修改更改了实际上获取的锁。获取的锁是针对为其调用方法的对象的，而不是锁定intArr变量所引用的对象。因为获取的锁不再针对intArr所引用的对象，所以允许代码重新指定intArr对象引用。
