# Single Threaded Execution
这座桥，一次只能过一个人。
情景引入
使用程序模拟三个人频繁通过一个只允许通过一个人的门。 每次有人通过，人数统计便会增加。 每次通过，都会校验通过者的信息。
普通方式
定义
- Gate.java
定义接口。
/**
* 接口
* @author bbhou
*/
public interface Gate {
/**
* 对过门的人通过校验
* @param name 姓名
* @param address 地址
*/
void pass(String name, String address);
}
- UserThread.java
用户执行线程
/**
* 用户线程
* @author bbhou
* @since 1.0.0
*/
public class UserThread extends Thread {
private final Gate gate;
/**
* 名称
*/
private final String name;
/**
* 地址
*/
private final String address;
public UserThread(Gate gate, String name, String address) {
this.gate = gate;
this.name = name;
this.address = address;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name + " BEGIN!");
while (true) {
this.gate.pass(name, address);
}
}
}
- UnsafeGate.java
线程不安全的实现
/**
* UnsafeGate 线程不安全
* @since 1.0.0
* @author bbhou
*/
public class UnsafeGate implements Gate {
/**
* 计数器
*/
private int counter = 0;
/**
* 姓名
*/
private String name;
/**
* 地址
*/
private String address;
/**
* 通过
* @param name 姓名
* @param address 地址
*/
@Override
public void pass(String name, String address) {
this.counter++;
this.name = name;
this.address = address;
check();
}
/**
* 信息校验
*/
private void check() {
if(name.charAt(0) != address.charAt(0)) {
System.out.println("-----------------------BROKEN-----------------------"
+toString());
}
}
@Override
public String toString() {
return "UnsafeGate{" +
"counter=" + counter +
", name='" + name + '\'' +
", address='" + address + '\'' +
'}';
}
}
运行 & 测试
- run
public static void main(String[] args) {
Gate gate = new UnsafeGate();
new UserThread(gate, "Apple", "Apple").start();
new UserThread(gate, "Big", "Big").start();
new UserThread(gate, "Cat", "Cat").start();
}
- 运行结果
Apple BEGIN!
Cat BEGIN!
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=3393, name='Apple', address='Cat'}
Big BEGIN!
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=3903, name='Apple', address='Apple'}
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=4098, name='Apple', address='Apple'}
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=4301, name='Apple', address='Apple'}
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=3393, name='Apple', address='Cat'}
（以下省略）
结果分析
很明显，这不太符合我们的预期。
当多线程执行时，这个类是线程不安全的。
出现这种现象的原因是，当一个线程执行 check() 方法时，其他线程在执行 pass() 方法。导致 name、address 的属性被修改。
如何解决这个问题呢？
请往下看。
模式案例
- SafeGate.java
我们将 pass() 和 toString() 进行同步保护。如下：
/**
* 线程安全
* @since 1.0.0
* @author bbhou
*/
public class SafeGate implements Gate {
/**
* 计数器
*/
private int counter = 0;
/**
* 姓名
*/
private String name;
/**
* 地址
*/
private String address;
/**
* 通过
* @param name 姓名
* @param address 地址
*/
@Override
public synchronized void pass(String name, String address) {
this.counter++;
this.name = name;
this.address = address;
check();
}
/**
* 信息校验
*/
private void check() {
if(name.charAt(0) != address.charAt(0)) {
System.out.println("-----------------------BROKEN-----------------------"
+toString());
}
}
@Override
public synchronized String toString() {
return "SafeGate{" +
"counter=" + counter +
", name='" + name + '\'' +
", address='" + address + '\'' +
'}';
}
}
运行 & 测试
- run
public static void main(String[] args) {
Gate gate = new SafeGate();
new UserThread(gate, "Apple", "Apple").start();
new UserThread(gate, "Big", "Big").start();
new UserThread(gate, "Cat", "Cat").start();
}
- 运行结果
Big BEGIN!
Apple BEGIN!
Cat BEGIN!
结果分析
这次结果不会再出现错误的信息。 原因是什么呢？
-
synchronized 的作用 第一个案例中提到，之所以出现问题，是因为
pass()被个线程交错执行导致的。 synchronized 可以保证此方法同时只能被一个线程执行。 -
synchronized 保护着什么？
本案例中，pass() 被声明为 synchronized 之后，保护着 Gate 类中的 counter,name,address 三个字段。
确保这些字段不会被多个线程同时访问。
- 其他地方保护好了吗？
上面的方法中，你应该发现
check()方法并没有被声明为 synchronized。 会存在问题吗？ 其实不会，原因如下： （1）此类为 private 方法，外部无法直接访问。 （2）调用此类的方法pass()是被声明为 synchronized 的。 所需该类无需进行声明。 当然就算加上也不算错，但是这样可能会降低性能。
UML & Code
- UML
类之间的关系：
- Code
