记一次synchronized锁字符串引发的坑兼再谈Java字符串
問題描述
業(yè)務有一個需求，我把問題描述一下：
通過代理IP訪問國外某網(wǎng)站N，每個IP對應一個固定的網(wǎng)站N的COOKIE，COOKIE有失效時間。并發(fā)下，取IP是有一定策略的，取到IP之后拿IP對應的COOKIE，發(fā)現(xiàn)COOKIE超過失效時間，則調(diào)用腳本訪問網(wǎng)站N獲取一次數(shù)據(jù)。
為了防止多線程取到同一個IP，同時發(fā)現(xiàn)該IP對應的COOKIE失效，同時去調(diào)用腳本更新COOKIE，針對IP加了鎖。為了保證鎖的全局唯一性，在鎖前面加了標識業(yè)務的前綴，使用synchronized(lock){...}的方式，鎖住"鎖前綴+IP"，這樣保證多線程取到同一個IP，也只有一個IP會更新COOKIE。
不知道這個問題有沒有說清楚，沒說清楚沒關(guān)系，寫一段測試代碼：
public class StringThread implements Runnable {private static final String LOCK_PREFIX = "XXX---";private String ip;public StringThread(String ip) {this.ip = ip;}@Overridepublic void run() {String lock = buildLock();synchronized (lock) {System.out.println("[" + JdkUtil.getThreadName() + "]開始運行了");// 休眠5秒模擬腳本調(diào)用JdkUtil.sleep(5000);System.out.println("[" + JdkUtil.getThreadName() + "]結(jié)束運行了");}}private String buildLock() {StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append(LOCK_PREFIX);sb.append(ip);String lock = sb.toString();System.out.println("[" + JdkUtil.getThreadName() + "]構(gòu)建了鎖[" + lock + "]");return lock;}}簡單說就是，傳入一個IP，盡量構(gòu)建一個全局唯一的字符串（這么做的原因是，如果字符串的唯一性不強，比方說鎖的"192.168.1.1"，如果另外一段業(yè)務代碼也是鎖的這個字符串"192.168.1.1"，這就意味著兩段沒什么關(guān)聯(lián)的代碼塊卻要串行執(zhí)行，代碼塊執(zhí)行時間短還好，代碼塊執(zhí)行時間長影響極其大），針對字符串加鎖。
預期的結(jié)果是并發(fā)下，比如5條線程傳入同一個IP，它們構(gòu)建的鎖都是字符串"XXX---192.168.1.1"，那么這5條線程針對synchronized塊，應當串行執(zhí)行，即一條運行完畢再運行另外一條，但是實際上并不是這樣。
寫一段測試代碼，開5條線程看一下效果：
public class StringThreadTest {private static final int THREAD_COUNT = 5;@Testpublic void testStringThread() {Thread[] threads = new Thread[THREAD_COUNT];for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {threads[i] = new Thread(new StringThread("192.168.1.1"));}for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {threads[i].start();}for (;;);}}執(zhí)行結(jié)果為：
[Thread-1]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-1]開始運行了 [Thread-3]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-3]開始運行了 [Thread-4]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-4]開始運行了 [Thread-0]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-0]開始運行了 [Thread-2]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-2]開始運行了 [Thread-1]結(jié)束運行了 [Thread-3]結(jié)束運行了 [Thread-4]結(jié)束運行了 [Thread-0]結(jié)束運行了 [Thread-2]結(jié)束運行了看到Thread-0、Thread-1、Thread-2、Thread-3、Thread-4這5條線程盡管構(gòu)建的鎖都是同一個"XXX-192.168.1.1"，但是代碼卻是并行執(zhí)行的，這并不符合我們的預期。
關(guān)于這個問題，一方面確實是我大意了以為是代碼其他什么地方同步控制出現(xiàn)了問題，一方面也反映出我對String的理解還不夠深入，因此專門寫一篇文章來記錄一下這個問題并寫清楚產(chǎn)生這個問題的原因和應當如何解決。
?
問題原因
這個問題既然出現(xiàn)了，那么應當從結(jié)果開始推導起，找到問題的原因。先看一下synchronized部分的代碼：
@Override public void run() {String lock = buildLock();synchronized (lock) {System.out.println("[" + JdkUtil.getThreadName() + "]開始運行了");// 休眠5秒模擬腳本調(diào)用JdkUtil.sleep(5000);System.out.println("[" + JdkUtil.getThreadName() + "]結(jié)束運行了");} }因為synchronized鎖對象的時候，保證同步代碼塊中的代碼執(zhí)行是串行執(zhí)行的前提條件是鎖住的對象是同一個，因此既然多線程在synchronized部分是并行執(zhí)行的，那么可以推測出多線程下傳入同一個IP，構(gòu)建出來的lock字符串并不是同一個。
接下來，再看一下構(gòu)建字符串的代碼：
private String buildLock() {StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append(LOCK_PREFIX);sb.append(ip);String lock = sb.toString();System.out.println("[" + JdkUtil.getThreadName() + "]構(gòu)建了鎖[" + lock + "]");return lock; }lock是由StringBuilder生成的，看一下StringBuilder的toString方法：
public String toString() {// Create a copy, don't share the arrayreturn new String(value, 0, count); }那么原因就在這里：盡管buildLock()方法構(gòu)建出來的字符串都是"XXX-192.168.1.1"，但是由于StringBuilder的toString()方法每次都是new一個String出來，因此buildLock出來的對象都是不同的對象。
?
如何解決？
上面的問題原因找到了，就是每次StringBuilder構(gòu)建出來的對象都是new出來的對象，那么應當如何解決？這里我先給解決辦法就是sb.toString()后再加上intern()，下一部分再說原因，因為我想對String再做一次總結(jié)，加深對String的理解。
OK，代碼這么改：
1 public class StringThread implements Runnable { 2 3 private static final String LOCK_PREFIX = "XXX---"; 4 5 private String ip; 6 7 public StringThread(String ip) { 8 this.ip = ip; 9 } 10 11 @Override 12 public void run() { 13 14 String lock = buildLock(); 15 synchronized (lock) { 16 System.out.println("[" + JdkUtil.getThreadName() + "]開始運行了"); 17 // 休眠5秒模擬腳本調(diào)用 18 JdkUtil.sleep(5000); 19 System.out.println("[" + JdkUtil.getThreadName() + "]結(jié)束運行了"); 20 } 21 } 22 23 private String buildLock() { 24 StringBuilder sb = new StringBuilder(); 25 sb.append(LOCK_PREFIX); 26 sb.append(ip); 27 28 String lock = sb.toString().intern(); 29 System.out.println("[" + JdkUtil.getThreadName() + "]構(gòu)建了鎖[" + lock + "]"); 30 31 return lock; 32 } 33 34 }看一下代碼執(zhí)行結(jié)果：
[Thread-0]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-0]開始運行了 [Thread-3]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-4]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-1]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-2]構(gòu)建了鎖[XXX---192.168.1.1] [Thread-0]結(jié)束運行了 [Thread-2]開始運行了 [Thread-2]結(jié)束運行了 [Thread-1]開始運行了 [Thread-1]結(jié)束運行了 [Thread-4]開始運行了 [Thread-4]結(jié)束運行了 [Thread-3]開始運行了 [Thread-3]結(jié)束運行了可以對比一下上面沒有加intern()方法的執(zhí)行結(jié)果，這里很明顯5條線程獲取的鎖是同一個，一條線程執(zhí)行完畢synchronized代碼塊里面的代碼之后下一條線程才能執(zhí)行，整個執(zhí)行是串行的。
?
再看String
JVM內(nèi)存區(qū)域里面有一塊常量池，關(guān)于常量池的分配：
字符串是存儲在常量池中的，有兩種類型的字符串數(shù)據(jù)會存儲在常量池中：
常量池中的String數(shù)據(jù)有一個特點：每次取數(shù)據(jù)的時候，如果常量池中有，直接拿常量池中的數(shù)據(jù)；如果常量池中沒有，將數(shù)據(jù)寫入常量池中并返回常量池中的數(shù)據(jù)。
因此回到我們之前的場景，使用StringBuilder拼接字符串每次返回一個new的對象，但是使用intern()方法則不一樣：
"XXX-192.168.1.1"這個字符串盡管是使用StringBuilder的toString()方法創(chuàng)建的，但是由于使用了intern()方法，因此第一條線程發(fā)現(xiàn)常量池中沒有"XXX-192.168.1.1"，就往常量池中放了一個"XXX-192.168.1.1"，后面的線程發(fā)現(xiàn)常量池中有"XXX-192.168.1.1"，就直接取常量池中的"XXX-192.168.1.1"。
因此不管多少條線程，只要取"XXX-192.168.1.1"，取出的一定是同一個對象，就是常量池中的"XXX-192.168.1.1"
這一切，都是String的intern()方法的作用
?
后記
就這個問題解決完包括這篇文章寫完，我特別有一點點感慨，很多人會覺得一個Java程序員能把框架用好、能把代碼流程寫出來沒有bug就好了，研究底層原理、虛擬機什么的根本就沒什么用。不知道這個問題能不能給大家一點啟發(fā)：
這個業(yè)務場景并不復雜，整個代碼實現(xiàn)也不是很復雜，但是運行的時候它就出了并發(fā)問題了。如果沒有扎實的基礎(chǔ)：知道String里面除了常用的那些方法indexOf、subString、concat外還有很不常用的intern()方法 不了解一點JVM：JVM內(nèi)存分布，尤其是常量池 不去看一點JDK源碼：StringBuilder的toString()方法 不對并發(fā)有一些理解：synchronized鎖代碼塊的時候怎么樣才能保證多線程是串行執(zhí)行代碼塊里面的代碼的這個問題出了，是根本無法解決的，甚至可以說如何下手去分析都不知道。因此，并不要覺得JVM、JDK源碼底層實現(xiàn)原理什么的沒用，恰恰相反，這些都是技術(shù)人員成長路上最寶貴的東西。
與50位技術(shù)專家面對面20年技術(shù)見證，附贈技術(shù)全景圖總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的记一次synchronized锁字符串引发的坑兼再谈Java字符串的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： 【干货】吴甘沙：你是数据，我即生意
- 下一篇： 《Java并发编程的艺术》一一第2章Ja