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Kotlin线程同步

news 2025/7/27 8:25:06

多线程并发访问共享数据可能导致意外或错误行为。Kotlin 允许我们控制多个线程对任何类型共享资源的访问。解决方案就是线程同步（Thread Synchronization）。

重要术语与概念

在我们开始使用同步前，先了解一些必要的术语和概念：

1）线程同步是一种机制，用于确保两个或多个并发线程不会同时执行一段称为临界区（Critical Section） 的代码。

2）临界区是访问共享资源的代码区域，这段代码不能被多个线程同时执行。共享资源可能是变量、文件、输入/输出端口、数据库等。

我们来看一个例子：有一个名为 Counter 的类，它有一个字段 count：

class Counter {var count = 0fun inc() {count++}
}

代码说明：
这个类有一个名为 count 的变量和一个 inc() 方法，该方法用于将 count 增加 1。

现在我们用两个线程对该字段同时进行递增操作，每个线程递增 10,000,000 次：

import kotlin.concurrent.threadfun main() {val counterInstance = Counter()val thread1 = thread {for (i in 1..10_000_000) {counterInstance.inc()}}val thread2 = thread {for (i in 1..10_000_000) {counterInstance.inc()}}thread1.join()thread2.join()println("The result of the threads' work: ${counterInstance.count}")
}

代码说明：
我们创建了一个 Counter 实例并启动两个线程，每个线程对 count 执行 1 千万次递增。程序执行完毕后，输出 count 的值。

理论上最终值应该是：20,000,000，但实际运行结果却可能是错误的，比如：

The result of the threads' work: 18696438

这是因为：

某些线程看不到其他线程对共享数据的更改（可见性问题）；
某些线程可能看到的是非原子操作的中间值（原子性问题）。

这正是我们在多线程共享数据时所遇到的典型问题，因此多个线程递增一个值就是一个临界区问题。

当然，这只是个简单示例，实际的临界区可能要复杂得多。

同步代码

我们可以用经典方法来保护这段代码，使其不被多个线程同时访问，即使用同步方法。

Kotlin 中有两种方式实现同步：

1. 使用注解 `@Synchronized` 同步函数：

@Synchronized
fun myFunction() {// 执行某些操作
}

说明：
注解是一种为代码附加元数据的方式。在这里，@Synchronized 表示此方法在同一时刻只能被一个线程调用。

2. 使用 `synchronized()` 函数创建同步块：

fun myOtherFunction() {synchronized(this) {// 同步代码块}
}

说明：
同步方法或同步块需要一个对象来加锁。同一时刻只有一个线程能执行同步块或同步方法中的代码，其他线程将会被阻塞，直到锁释放。

示例：同步函数

函数可以通过注解 @Synchronized 来同步。

同一时刻，一个对象的同步方法只能被一个线程执行；而多个对象的同步方法则可以同时被不同线程执行。

class SomeClass(val className: String) {@Synchronizedfun doSomething() {val threadName = Thread.currentThread().nameprintln("$threadName entered the method of $className")println("$threadName leaves the method of $className")}
}

说明：
doSomething() 是一个同步方法，打印出进入和离开该方法的线程信息。

我们再创建一个线程类，调用 doSomething() 方法：

class MyThread(val classInstance: SomeClass) : Thread() {override fun run() {classInstance.doSomething()}
}

然后启动多个线程：

val instance1 = SomeClass("instance-1")
val instance2 = SomeClass("instance-2")val first = MyThread(instance1)
val second = MyThread(instance1)
val third = MyThread(instance2)first.start()
second.start()
third.start()

输出可能是：

Thread-0 entered the method of instance-1  
Thread-2 entered the method of instance-2  
Thread-0 leaves the method of instance-1  
Thread-1 entered the method of instance-1  
Thread-2 leaves the method of instance-2  
Thread-1 leaves the method of instance-1

说明：
没有任何线程在同一时刻执行 instance-1 的方法，说明 @Synchronized 成功起到了同步作用。你可以多次运行它来观察行为。

示例：同步块

有时，我们只希望同步方法的一部分，可以使用 synchronized()。

class SomeClass {var value = 0fun changeValue(newValue: Int) {// 非同步代码print("I'd like to change the value for $newValue")synchronized(this) {// 同步代码value = newValue}print("The value has been changed successfully!")}
}