Συγχρονισμένες μέθοδοι και συγχρονισμένα blocks

Η Java παρέχει δύο βασικούς τρόπους συγχρονισμού προκειμένου να αποφεύγονται τα προβλήματα συγχρονισμού που παρουσιάστηκαν προηγούμενα α) τις συγχρονισμένες μεθόδους και β) τα συγχρονισμένα blocks.

Η διαδικασίες συγχρονισμού που περιγράφονται παρακάτω βασίζονται σε έναν εσωτερικό μηχανισμό που διαθέτουν όλα τα αντικείμενα στην Java, το λεγόμενο intrinsic lock ή monitor lock. (Το API της Java αναφέρεται συχνά στον μηχανισμό αυτό ως monitor). Όταν ένα νήμα θέλει να εκτελέσει τη συγχρονισμένη μέθοδο ενός αντικειμένου θα πρέπει να λάβει το monitor lock για το αντικείμενο αυτό. Αντίστοιχα, όταν το ίδιο νήμα θα βγει από την συγχρονισμένη μέθοδο του αντικειμένου θα ελευθερώσει το monitor lock για το αντικείμενο. Όταν ένα νήμα έχει το monitor lock για ένα αντικείμενο, κανένα άλλο νήμα δεν μπορεί να λάβει ταυτόχρονα αυτό το lock. Μόνο το υφιστάμενο αντικείμενο μπορεί να αφήσει το lock εξερχόμενο από την συγχρονισμένη μέθοδο ή το συγχρονισμένο block.

Προκειμένου να δημιουργήσετε μία συγχρονισμένη μέθοδο σε μία κλάση αρκεί να προσθέσετε το keywords synchronized κατά την δήλωση της μεθόδου, όπως παρακάτω

SynchronizedCounter.java

public class SynchronizedCounter {
    private int c = 0;
 
    public synchronized void increment() {
        c++;
    }
 
    public synchronized void decrement() {
        c--;
    }
 
    public synchronized int value() {
        return c;
    }
}

Αν έχουμε ένα αντικείμενο counter της παραπάνω κλάσης τότε ισχύουν τα παρακάτω

• Δεν είναι δυνατόν κλήσεις συγχρονισμένων μεθόδων για το ίδιο αντικείμενο να κληθούν ταυτόχρονα από διαφορετικά νήματα. Αν υποθέσουμε ότι ένα νήμα εκτελεί μία από τις συγχρονισμένες μεθόδους ενός αντικειμένου. Όσα άλλα νήματα επιχειρούν να έχουν πρόσβαση σε συγχρονισμένες μεθόδους του ιδίου αντικειμένου, αναμένουν έως ότου το τρέχον νήμα να ολοκληρώσει την εκτέλεση της συγχρονισμένης μεθόδου την οποία εκτελεί. Αυτό διασφαλίζει ότι η αλληλουχία των κλήσεων του παραδείγματος των νημάτων A,B της προηγούμενης σελίδας θα είναι η ενδεδειγμένη.
• Όταν ένα νήμα 't' ολοκληρώσει την εκτέλεση μία συγχρονισμένης μεθόδου 'm' ενός αντικειμένου 'ο', οι κλήσεις συγχρονισμένων μεθόδων για το αντικείμενο 'ο' από άλλα νήματα (εκτός του 't') που έγιναν κατά την διάρκεια εκτέλεσης της συγχρονισμένης μεθόδου 'm' από το νήμα 't' θα έπονται της εκτέλεσης της μεθόδου 'm' από το 't'.

Σε αναλογία με τις συγχρονισμένες μεθόδους ορίζονται και τα συγχρονισμένα blocks με την διαφορά ότι τα συχρονισμένα blocks οφείλουν να ορίσουν το αντικείμενο του οποίου λαμβάνουν το monitor lock, όπως παρακάτω

public void addName(String name) {
    synchronized(this) {
        lastName = name;
        nameCount++;
    }
    nameList.add(name);
}

Στο παρακάτω παράδειγμα έχουμε δύο συγχρονισμένα blocκ μέσα σε δύο μη συγχρονισμένες μεθόδους. Η διαφορά είναι ότι η κλάση ορίζει δύο επιπλέον αντικείμενα μόνο και μόνο για να χρησιμοποιήσει τα monitor locks των αντικειμένων αυτών

SyncBlock.java

public class SyncBlock {
    private long c1 = 0;
    private long c2 = 0;
    private Object lock1 = new Object();
    private Object lock2 = new Object();
 
    public void inc1() {
        synchronized(lock1) {
            c1++;
        }
    }
 
    public void inc2() {
        synchronized(lock2) {
            c2++;
        }
    }
}

Δείτε το παραπάνω παράδειγμα εμφωλευμένων κλήσεων συγχρονισμένων μεθόδων

NestedSyncMethods.java

public class NestedSyncMethods {
  void synchronized outer() {
    inner();
  }
 
  void synchronized inner() {
   ...
  }
}