Java中的synchronized()/wait()/notifyAll()是做什么用的？

Question

可能是重复问题:
Java同步

我正在阅读《Beginning Android Games》一书。

它经常使用 synchronized()，但我不太理解它的作用。我很久没用Java了，也不确定自己是否曾经使用过多线程。

在Canvas示例中，它使用 synchronized(this)。然而在OpenGL ES示例中，它创建了一个名为stateChanged的对象，然后使用 synchronized(stateChanged)。当游戏状态改变时，它调用 stateChanged.wait() 然后是 stateChanged.notifyAll();

一些代码：

    Object stateChanged = new Object();

    //The onPause() looks like this:
    public void onPause()
        {
            synchronized(stateChanged)
            {
                if(isFinishing())
                    state = GLGameState.Finished;
                else
                    state = GLGameState.Paused;

                while(true)
                {
                    try
                    {
                        stateChanged.wait();
                        break;
                    } catch(InterruptedException e)
                    {
                    }
                }
            }
        }
//The onDrawSurface looks like this:
public void onDrawFrame(GL10 gl)
    {
        GLGameState state = null;
        synchronized(stateChanged)
        {
            state = this.state;
        }

        if(state == GLGameState.Running)
        {

        }

        if(state == GLGameState.Paused)
        {
            synchronized(stateChanged)
            {
                this.state = GLGameState.Idle;
                stateChanged.notifyAll();
            }
        }

        if(state == GLGameState.Finished)
        {
            synchronized(stateChanged)
            {
                this.state = GLGameState.Idle;
                stateChanged.notifyAll();
            }
        }
    }

//the onResume() looks like this:
synchronized(stateChanged)
        {
            state = GLGameState.Running;
            startTime = System.nanoTime();
        }

- Tiago Costa

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是的，我做了... @Joachim Sauver 那个问题并没有涉及到wait()/notify()。 - Tiago Costa

你只是刚刚添加了wait()/notify() - 你应该先好好组织问题，而不是边做边建。 - Charles Goodwin

实际上，当我创建这篇帖子时，我甚至没有在标题中指定 synchronized()，但是某些“版主”将标题更改为“Java 中的 synchronized() 是什么？”...好吧，我们能否停止这个讨论，因为它并没有帮助我解决问题... - Tiago Costa

正如@Charles Goodwin所怀疑的那样，您接受的Java教程答案也出现在谷歌搜索“java synchronized”的第三项中。这不是一个支持问题，而是一个基本的Java概念。 - cdhabecker

在Google搜索某个主题时，第一个链接被SO（Stack Overflow的缩写）标记为重复内容，但没有提及所称答案的参考文献，这真的很让人失望。至少有一些人给了答案，对此我很感激。 - Allen Edwards

Answer 1

synchronized关键字用于保证变量或者方法的线程安全性。如果您想将一个变量放在同步代码块中用作如下：

synchronized(myVar) {
    // Logic involing myVar
}

在 synchronized 块内执行逻辑时，任何试图从另一个线程修改 myVar 的尝试都将等待该块执行完毕。这确保了进入块的值将在该块的生命周期内保持不变。

- Jason Robinson

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这样说Java版本的Mutex是正确的吗？ - Siavash

@Siavash 来自 .NET？是的。 - Jason Robinson

Answer 2

这个Java教程或许可以帮助您了解在对象上使用 synchronized 的作用。

当调用object.wait()时，它将释放对该对象的锁定（这是在您说synchronized(object)时发生的），并冻结线程。然后线程等待直到有另一个线程调用object.notify()或object.notifyAll()。一旦其中之一被调用，它将允许由于object.wait()而停止的任何线程继续。这并不意味着调用object.notify()或object.notifyAll()的线程将冻结并将控制权传递给等待线程，只是这些等待线程现在能够继续执行，而之前它们无法继续执行。

- tdashroy

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这很有道理...所以使用wait()会停止将暂停应用程序的主线程，使OpenGL ES停止。然后，在OpenGL ES停止之后，渲染器线程调用notifyAll()，使主线程完成暂停应用程序。 - Tiago Costa

Answer 3

当像这样使用时：

private synchronized void someMehtod()

以下是效果：

1. 首先，使用相同对象的两个同步方法调用不可能交错执行。当一个线程执行对象的同步方法时，所有其他调用相同对象的同步方法的线程都会被阻塞（暂停执行），直到第一个线程完成为止。

2. 其次，在同步方法退出时，它会自动与后续对同一对象的同步方法调用建立 happens-before 关系。这保证了对对象状态的更改对所有线程都可见。

（摘自此处）

当您使用代码的同步块时，也会获得类似的效果：

private void someMethod() {
  // some actions...

  synchronized(this) {
    // code here has synchronized access
  }

  // more actions...
}

如这里所解释的。

- Tanner Perrien

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好的。那么wait()和notify()方法呢？它们如何干涉线程...（我已经在原问题中添加了一些我的代码） - Tiago Costa

Answer 4

Java（Android基于此）可以在多个线程下运行，可以利用多个CPU核心。多线程意味着您可以让Java在 exact 相同的时刻执行两个进程。如果您有一段代码或方法需要确保只能由一个线程同时操作，那么您需要同步该块代码。这里是Oracle官方的Java解释。

重要的是要知道，使用 synchronized 会涉及处理器/IO成本，只有在需要时才应使用它。还要研究哪些Java类/方法是线程安全的。例如，++增量运算符不能保证线程安全，而您可以轻松创建一块同步代码块，使用 += 1 进行增量。

- TroyJ

Answer 5

只有一个线程可以在给定对象的同步块内活动。调用wait会放弃这个权利并停止当前线程，直到有人调用notify(all)()。然后，不活动的线程开始再次想要在同步块中运行，但与所有其他想要它的线程一样被处理。只有一个某种方式选择的（程序员不能影响也不能依赖于哪一个）实际上到达那里。

- Alpedar

Answer 6

Java中的synchronized关键字有两个作用。

第一个意义是所谓的临界区，即只能由一个线程同时访问的代码部分。你传递给synchronized的对象允许某种命名：如果一个代码在synchronized(a)中运行，它不能访问另一个块，该块位于synchronized(a)中，但可以访问synchronized(b)中的代码块。

另一个问题是线程间通信。线程可以等待其他线程通知它。等待和通知都必须写在synchronized块中。

这只是一个非常简短的描述。我建议您搜索一些多线程教程并阅读它们。

- AlexR

Answer 7

关键字synchronized，连同wait和notify操作一起形成了一个非阻塞条件监视器，这是一个有用的构造，用于协调多个线程。

- Atreys