java中的同步与异步

经常看到介绍
ArrayList 和HashMap是异步，Vector和HashTable是同步,这里同步是线程安全的，异步不是线程安全的，举例说明:

当创建一个Vector对象时候，

Vector ve=new Vector();

ve.add("1");

当在多线程程序中，第一个线程调用修改对象ve的时候，就为其上了锁，其他线程只有等待。

当创建一个ArrayList对象时候，

ArrayList list=new ArrayList();

list.add("1");

当在多线程程序中，第一个线程调用修改对象list的时候，没有为其上锁，其他线程访问时就会报错。

eg：list.remove("1"),然后再由其他线程访问list对象的1时就会报错。

java 异步与同步应用

所谓异步输入输出机制，是指在进行输入输出处理时，不必等到输入输出处理完毕才返回。所以异步的同义语是非阻塞（None Blocking）。

网上有很多网友用很通俗的比喻 把同步和异步讲解的很透彻 转过来

举个例子：普通B/S模式（同步）AJAX技术（异步）

同步：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事

异步: 请求通过事件触发->服务器处理（这是浏览器仍然可以作其他事情）->处理完毕

Java对多线程的支持与同步机制深受大家的喜爱，似乎看起来使用了synchronized关键字就可以轻松地解决多线程共享数据同步问题。到底如何？――还得对synchronized关键字的作用进行深入了解才可定论。

总的说来，synchronized关键字可以作为函数的修饰符，也可作为函数内的语句，也就是平时说的同步方法和同步语句块。如果再细的分类，synchronized可作用于instance变量、object reference（对象引用）、static函数和class literals(类名称字面常量)身上。

在进一步阐述之前，我们需要明确几点：

A．无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，它取得的锁都是对象，而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问。

B．每个对象只有一个锁（lock）与之相关联。

C．实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。

接着来讨论synchronized用到不同地方对代码产生的影响：

假设P1、P2是同一个类的不同对象，这个类中定义了以下几种情况的同步块或同步方法，P1、P2就都可以调用它们。

1． 把synchronized当作函数修饰符时，示例代码如下：

Public synchronized void methodAAA()

{

//….

}

这也就是同步方法，那这时synchronized锁定的是哪个对象呢？它锁定的是调用这个同步方法对象。也就是说，当一个对象P1在不同的线程中执行这个同步方法时，它们之间会形成互斥，达到同步的效果。但是这个对象所属的Class所产生的另一对象P2却可以任意调用这个被加了synchronized关键字的方法。

上边的示例代码等同于如下代码：

public void methodAAA()

{

synchronized (this) // (1)

{

//…..

}

}

(1)处的this指的是什么呢？它指的就是调用这个方法的对象，如P1。可见同步方法实质是将synchronized作用于object reference。――那个拿到了P1对象锁的线程，才可以调用P1的同步方法，而对P2而言，P1这个锁与它毫不相干，程序也可能在这种情形下摆脱同步机制的控制，造成数据混乱：（

2．同步块，示例代码如下：

public void method3(SomeObject so)

{

synchronized(so)

{

//…..

}

}

这时，锁就是so这个对象，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。当有一个明确的对象作为锁时，就可以这样写程序，但当没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，可以创建一个特殊的instance变量（它得是一个对象）来充当锁：

class Foo implements Runnable

{

private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance变量

Public void methodA()

{

synchronized(lock) { //… }

}

//…..

}

注：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。

3．将synchronized作用于static 函数，示例代码如下：

Class Foo

{

public synchronized static void methodAAA() // 同步的static 函数

{

//….

}

public void methodBBB()

{

synchronized(Foo.class) // class literal(类名称字面常量)

}

}

代码中的methodBBB()方法是把class literal作为锁的情况，它和同步的static函数产生的效果是一样的，取得的锁很特别，是当前调用这个方法的对象所属的类（Class，而不再是由这个Class产生的某个具体对象了）。

记得在《Effective Java》一书中看到过将 Foo.class和 P1.getClass()用于作同步锁还不一样，不能用P1.getClass()来达到锁这个Class的目的。P1指的是由Foo类产生的对象。

可以推断：如果一个类中定义了一个synchronized的static函数A，也定义了一个synchronized 的instance函数B，那么这个类的同一对象Obj在多线程中分别访问A和B两个方法时，不会构成同步，因为它们的锁都不一样。A方法的锁是Obj这个对象，而B的锁是Obj所属的那个Class。

小结如下：

搞清楚synchronized锁定的是哪个对象，就能帮助我们设计更安全的多线程程序。

还有一些技巧可以让我们对共享资源的同步访问更加安全：

1． 定义private 的instance变量+它的 get方法，而不要定义public/protected的instance变量。如果将变量定义为public，对象在外界可以绕过同步方法的控制而直接取得它，并改动它。这也是JavaBean的标准实现方式之一。

2． 如果instance变量是一个对象，如数组或ArrayList什么的，那上述方法仍然不安全，因为当外界对象通过get方法拿到这个instance对象的引用后，又将其指向另一个对象，那么这个private变量也就变了，岂不是很危险。 这个时候就需要将get方法也加上synchronized同步，并且，只返回这个private对象的clone()――这样，调用端得到的就是对象副本的引用了。

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下面再转一段关于java异步应用的文章

用异步输入输出流编写Socket进程通信程序

在Merlin中加入了用于实现异步输入输出机制的应用程序接口包：java.nio（新的输入输出包，定义了很多基本类型缓冲(Buffer)）， java.nio.channels(通道及选择器等，用于异步输入输出)，java.nio.charset（字符的编码解码）。通道 (Channel)首先在选择器(Selector)中注册自己感兴趣的事件，当相应的事件发生时，选择器便通过选择键(SelectionKey)通知已注册的通道。然后通道将需要处理的信息，通过缓冲（Buffer）打包，编码/解码,完成输入输出控制。

通道介绍：

这里主要介绍ServerSocketChannel和 SocketChannel.它们都是可选择的(selectable)通道，分别可以工作在同步和异步两种方式下（注意，这里的可选择不是指可以选择两种工作方式，而是指可以有选择的注册自己感兴趣的事件）。可以用channel.configureBlocking(Boolean
)来设置其工作方式。与以前版本的API相比较，ServerSocketChannel就相当于ServerSocket
(ServerSocketChannel封装了ServerSocket),而SocketChannel就相当于Socket （SocketChannel封装了Socket）。当通道工作在同步方式时，编程方法与以前的基本相似，这里主要介绍异步工作方式。

所谓异步输入输出机制，是指在进行输入输出处理时，不必等到输入输出处理完毕才返回。所以异步的同义语是非阻塞（None Blocking）。在服务器端，ServerSocketChannel通过静态函数open()返回一个实例serverChl。然后该通道调用serverChl.socket().bind()绑定到服务器某端口，并调用register（Selector
sel, SelectionKey.OP_ACCEPT）注册OP_ACCEPT事件到一个选择器中（ServerSocketChannel只可以注册 OP_ACCEPT事件）。当有客户请求连接时，选择器就会通知该通道有客户连接请求，就可以进行相应的输入输出控制了；在客户端，clientChl实例注册自己感兴趣的事件后（可以是OP_CONNECT,OP_READ,OP_WRITE的组合），调用clientChl.connect
(InetSocketAddress )连接服务器然后进行相应处理。注意，这里的连接是异步的，即会立即返回而继续执行后面的代码。

选择器和选择键介绍：

选择器（Selector）的作用是：将通道感兴趣的事件放入队列中，而不是马上提交给应用程序，等已注册的通道自己来请求处理这些事件。换句话说，就是选择器将会随时报告已经准备好了的通道，而且是按照先进先出的顺序。那么，选择器是通过什么来报告的呢？选择键(SelectionKey)。选择键的作用就是表明哪个通道已经做好了准备，准备干什么。你也许马上会想到，那一定是已注册的通道感兴趣的事件。不错，例如对于服务器端serverChl来说，可以调用key.isAcceptable()来通知serverChl有客户端连接请求。相应的函数还有： SelectionKey.isReadable(),SelectionKey.isWritable()。一般的，在一个循环中轮询感兴趣的事件（具体可参照下面的代码）。如果选择器中尚无通道已注册事件发生，调用Selector.select()将阻塞，直到有事件发生为止。另外，可以调用selectNow()或者select(long
timeout)。前者立即返回，没有事件时返回0值；后者等待timeout时间后返回。一个选择器最多可以同时被63个通道一起注册使用。

应用实例：

下面是用异步输入输出机制实现的客户/服务器实例程序�D�D程序清单1（限于篇幅，只给出了服务器端实现，读者可以参照着实现客户端代码）：

1. public class NBlockingServer {

2. int port = 8000;

3. int BUFFERSIZE = 1024;

4. Selector selector = null;

5. ServerSocketChannel serverChannel = null;

6. HashMap clientChannelMap = null;//用来存放每一个客户连接对应的套接字和通道

7.

8. public NBlockingServer( int port ) {

9. this.clientChannelMap = new HashMap();

10. this.port = port;

11. }

12.

13. public void initialize() throws IOException {

14. //初始化，分别实例化一个选择器，一个服务器端可选择通道

15. this.selector = Selector.open();

16. this.serverChannel = ServerSocketChannel.open();

17. this.serverChannel.configureBlocking(false);

18. InetAddress localhost = InetAddress.getLocalHost();

19. InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(localhost, this.port );

20. this.serverChannel.socket().bind(isa);//将该套接字绑定到服务器某一可用端口

21. }

22. //结束时释放资源

23. public void finalize() throws IOException {

24. this.serverChannel.close();

25. this.selector.close();

26. }

27. //将读入字节缓冲的信息解码

28. public String decode( ByteBuffer byteBuffer ) throws

29. CharacterCodingException {

30. Charset charset = Charset.forName( "ISO-8859-1" );

31. CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();

32. CharBuffer charBuffer = decoder.decode( byteBuffer );

33. String result = charBuffer.toString();

34. return result;

35. }

36. //监听端口，当通道准备好时进行相应操作

37. public void portListening() throws IOException, InterruptedException {

38. //服务器端通道注册OP_ACCEPT事件

39. SelectionKey acceptKey =this.serverChannel.register( this.selector,

40. SelectionKey.OP_ACCEPT );

41. //当有已注册的事件发生时,select()返回值将大于0

42. while (acceptKey.selector().select() > 0 ) {

43. System.out.println("event happened");

44. //取得所有已经准备好的所有选择键

45. Set readyKeys = this.selector.selectedKeys();

46. //使用迭代器对选择键进行轮询

47. Iterator i = readyKeys.iterator();

48. while (i.hasNext()) {

49. SelectionKey key = (SelectionKey)i.next();

50. i.remove();//删除当前将要处理的选择键

51. if ( key.isAcceptable() ) {//如果是有客户端连接请求

52. System.out.println("more client connect in!");

53. ServerSocketChannel nextReady =

54. (ServerSocketChannel)key.channel();

55. //获取客户端套接字

56. Socket s = nextReady.accept();

57. //设置对应的通道为异步方式并注册感兴趣事件

58. s.getChannel().configureBlocking( false );

59. SelectionKey readWriteKey =

60. s.getChannel().register( this.selector,

61. SelectionKey.OP_READ|SelectionKey.OP_WRITE );

62. //将注册的事件与该套接字联系起来

63. readWriteKey.attach( s );

64. //将当前建立连接的客户端套接字及对应的通道存放在哈希表//clientChannelMap中

65. this.clientChannelMap.put( s, new

66. ClientChInstance( s.getChannel() ) );

67. }

68. else if ( key.isReadable() ) {//如果是通道读准备好事件

69. System.out.println("Readable");

70. //取得选择键对应的通道和套接字

71. SelectableChannel nextReady =

72. (SelectableChannel) key.channel();

73. Socket socket = (Socket) key.attachment();

74. //处理该事件，处理方法已封装在类ClientChInstance中

75. this.readFromChannel( socket.getChannel(),

76. (ClientChInstance)

77. this.clientChannelMap.get( socket ) );

78. }

79. else if ( key.isWritable() ) {//如果是通道写准备好事件

80. System.out.println("writeable");

81. //取得套接字后处理，方法同上

82. Socket socket = (Socket) key.attachment();

83. SocketChannel channel = (SocketChannel)

84. socket.getChannel();

85. this.writeToChannel( channel,"This is from server!");

86. }

87. }

88. }

89. }

90. //对通道的写操作

91. public void writeToChannel( SocketChannel channel, String message )

92. throws IOException {

93. ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap( message.getBytes() );

94. int nbytes = channel.write( buf );

95. }

96. //对通道的读操作

97. public void readFromChannel( SocketChannel channel, ClientChInstance clientInstance )

98. throws IOException, InterruptedException {

99. ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate( BUFFERSIZE );

100. int nbytes = channel.read( byteBuffer );

101. byteBuffer.flip();

102. String result = this.decode( byteBuffer );

103. //当客户端发出”@exit”退出命令时，关闭其通道

104. if ( result.indexOf( "@exit" ) >= 0 ) {

105. channel.close();

106. }

107. else {

108. clientInstance.append( result.toString() );

109. //读入一行完毕，执行相应操作

110. if ( result.indexOf( ""n" ) >= 0 ){

111. System.out.println("client input"+result);

112. clientInstance.execute();

113. }

114. }

115. }

116. //该类封装了怎样对客户端的通道进行操作，具体实现可以通过重载execute()方法

117. public class ClientChInstance {

118. SocketChannel channel;

119. StringBuffer buffer=new StringBuffer();

120. public ClientChInstance( SocketChannel channel ) {

121. this.channel = channel;

122. }

123. public void execute() throws IOException {

124. String message = "This is response after reading from channel!";

125. writeToChannel( this.channel, message );

126. buffer = new StringBuffer();

127. }

128. //当一行没有结束时，将当前字窜置于缓冲尾

129. public void append( String values ) {

130. buffer.append( values );

131. }

132. }

133.

134.

135. //主程序

136. public static void main( String[] args ) {

137. NBlockingServer nbServer = new NBlockingServer(8000);

138. try {

139. nbServer.initialize();

140. } catch ( Exception e ) {

141. e.printStackTrace();

142. System.exit( -1 );

143. }

144. try {

145. nbServer.portListening();

146. }

147. catch ( Exception e ) {

148. e.printStackTrace();

149. }

150. }

151. }

152.

小结：

从以上程序段可以看出，服务器端没有引入多余线程就完成了多客户的客户/服务器模式。该程序中使用了回调模式(CALLBACK)，细心的读者应该早就看出来了。需要注意的是，请不要将原来的输入输出包与新加入的输入输出包混用，因为出于一些原因的考虑，这两个包并不兼容。即使用通道时请使用缓冲完成输入输出控制。该程序在Windows2000,J2SE1.4下，用telnet测试成功

转自http://blog.csdn.net/tuwen/archive/2007/09/12/1782644.aspx