我的并发代码是同步的，但它没有同步打印值，但是每个线程都打印相同的值

Question

我正在尝试演示如何使用 synchronized 关键字修复 RaceCondition。下面的代码由一个 ZooStock 对象的变量组成，该变量由 4 个线程递增和打印。我已经同步了方法（addGrass()）但是所有线程打印的值都是相同的，即

当前输出： 1002g, 1002g, 1002g, 1002g

预期输出： 1001g, 1002g, 1003g, 1004g

  public static void main(String[] args){
          ZooStockSync zooStockNew = new ZooStockSync(1000, 750, 5000);
          ExecutorService executorService = null;
          try{
              executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); //Creating a Thread pool of size 10
              for(int i=0; i<4; i++){
                  executorService.submit(()->new ZooWorkerSync(zooStockNew).addGrass()); //
              }
          }finally{
              if(executorService != null) executorService.shutdown();
          }
      }

包含同步方法的类：

class ZooWorkerSync implements Runnable {

        ZooStockSync zooStock;

        ZooWorkerSync(ZooStockSync zooStock){
            this.zooStock = zooStock;
        }

        public synchronized void addGrass(){
            zooStock.grass++;
            System.out.print(zooStock.grass + "g ");
        }
}

但是，当我在不使用 java.util.concurrent 包中的 Executor 线程的情况下以传统 (java.lang.Thread) 意义创建线程时。

public static void main(String[] args){
    ZooStockSync zooStockTraditional = new ZooStockSync(1000, 750, 5000);
    ZooWorkerSync[] workerThreads = new ZooWorkerSync[4]; //Set all elements in the array to be a ZooWorker object
    Arrays.fill(workerThreads, new ZooWorkerSync(zooStockTraditional));
    for (ZooWorkerSync workerThread : workerThreads) {
        new Thread(workerThread).start(); //Start the worker threads off (this invokes the run method in the ZooWorker class)
    }
  }

输出如预期：1001g 5010w 751h 1002g 5020w 752h 1003g 5030w 753h 1004g 5040w 754h，注意 g 是按预期升序排列的。 （忽略 h 和 w）

工作线程的run方法如下图：

@Override
public void run() {
    addGrass();
    addWater();
    addHay();
}

所以我的问题是，为什么 2 个输出不同，为什么我使用 java.util.concurent Executors 的线程打印出与传统方法相反的相同值？

Answer 1

在您的 ExeutorService 示例中，您正在创建 ZooWorkerSync 类的多个实例，在 Thread 示例中，您正在重用同一个实例。

在您的第一个示例中，synchronized 关键字实际上并没有做任何事情，因为它是实例级锁。您可以尝试手动同步类。

Answer 2

synchronized 锁定一个对象，并且因为您正在同步多个对象，所以它无法按您的意愿工作。

相反，您应该在一个通用对象上进行同步，例如类。

class ZooWorkerSync implements Runnable {

        ZooStockSync zooStock;

        ZooWorkerSync(ZooStockSync zooStock){
            this.zooStock = zooStock;
        }

        public void addGrass(){
            synchronized (ZooWorkerSync.class) {
              zooStock.grass++;
              System.out.print(zooStock.grass + "g ");
            }
        }
}

Answer 3

我没有看到 ZooStockSync 的代码，但看起来您正在同步线程 (ZooWorkerSync) 上的方法，而不是正在共享的对象。然后访问 ZooStockSync 中的一个字段：

 public synchronized void addGrass(){
        zooStock.grass++;
        System.out.print(zooStock.grass + "g ");
    }

但是对该字段（草）的访问可能不是线程安全的。每个 ZooWorkerSync 线程都可以同时访问该字段。我建议将同步放在 ZooStockSync 中增加字段的方法上。例如：

public synchronized void incrementGrass() {
     grass++;
}

您也可以为草地使用 volatile 关键字，或将其设为AtomicInteger。

Answer 4

错误源于我在 Executors 示例中创建了几个 ZooWorkerSync 实例，上面演示的同步一词用作实例级锁，因此它在多个实例之间实际上是冗余的，它只对单个实例，因此我需要修改我的 executorService 以仅从单个实例调用 addGrass()：

  public static void main(String[] args){
          ZooStockSync zooStockNew = new ZooStockSync(1000, 750, 5000);
          ExecutorService executorService = null;
          try{
              executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); //Creating a Thread pool of size 10
              ZooWorkerSync zooWorkerSync = new ZooWorkerSync(zooStockNew);
              for(int i=0; i<4; i++){
                  executorService.submit(zooWorkerSync::addGrass);
              }
          }finally{
              if(executorService != null) executorService.shutdown();
          }
  }