Java中String做为synchronized同步锁使用详解

Java中使用String作同步锁

在Java中String是一种特殊的类型存在，在jdk中String在创建后是共享常量池的，即使在jdk1.8之后实现有所不同，但是功能还是差不多的。

借助这个特点我们可以使用String来作同步的锁，比如更新用户信息的时候，可以使用用户的名称作为同步锁，这样不同的用户就可以使用不同的锁，提升并发性能。这个特点扩展开来适当的场景就非常之多了。

只不过正因为String的特殊性，java还包含了更多的与字符串相关的工具类，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出来类似一个变量使用的。这些情况就会影响线程的同步了。

针对这些情况逐一测试一下。

使用new String()作一下测试

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) { //这里直接使用String对象本身作为锁
				CNT = CNT+1;
				System.out.println("Value:" + CNT);
			}			
		}
	}
	
}

输出的结果

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

从结果可以看出，每个线程创建前使用new String(lock)会产生不同的锁，造成线程同步失败。所以在使用的时候要特别注意这点，new String(lock)是会产生不同的对象，他们所指向的对象锁是不同的。

StringBulider和StringBuffer的问题

由上引申到StringBuilder和StringBuffer，这也是使用字符串作为同步锁需要注意的问题。比如某些场景下需要对字符串拼接后作为锁。比如：用户名+机构名:

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();
}

运行结果

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

可见，这个锁还是不行。原因是StringBuiler的toString方法中返回的是new String，代码如下：

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

这就导致线程拿到的还是不同的字符串对象。

解决方法

针对上面举的例子可以发现，使用String作为同步锁必须注意产生不同对象的问题，必须保证线程拿到的是同一个String对象。做法最简单的就是使用同一个String对象，但这个有时很难保证。特别是我们很多的时候代码是分布式环境下的。

比如，我们将用户名存在了redis里，线程每次同步的时候去redis里取一下数据，这样就很有可能导致产生新的String对象。这个时候就得使用intern()方法。上面的代码修改为：

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

这样就是直接获取的是字符串的值本身，而不是取的String的对象，以此保证同一个字符串拿到的是同一个String对象，自然在同一个进程中就是同一个对象锁了。

测试结果

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