[Java]synchronizedブロックの使用箇所

Question

###前提・実現したいこと
synchronizedブロックを使用する箇所が、一般的な書き方ではどこになるのかが気になりました。

###該当のソースコード

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Count count = new Count();
		ThreadC[] threadC = new ThreadC[10];
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			threadC[i] = new ThreadC(count);
			threadC[i].start();
		}
		
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			try {
				threadC[i].join();
			}
			catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		
		System.out.println(count.getCount());
	}
}

public class Count {
	private int count = 0;

	public void add() {
		synchronized (this) {
			count += 10;
		}
	}

	public int getCount() {
		return count;
	}
}

public class ThreadC extends Thread {
	Count count;
	
	public ThreadC(Count count) {
		this.count = count;
	}
	
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 10000; i++) {
			count.add();	
		}
	}
}

Countクラスのインスタンスを渡した10個のスレッドを同期させて、全てのスレッドが終了してから結果を表示するプログラムです。
###別の書き方
ここで次のようにsynchronizedブロックを利用しても、うまく同期処理ができると思うのですが、どちらの書き方が一般的に使われているのでしょうか？使い分けなどがありましたら、そのことについても教えていただきたいです。

// synchronizedブロックを消した
public class Count {
	private int count = 0;

	public void add() {
		count += 10;
	}

	public int getCount() {
		return count;
	}
}

// synchronizedブロックを追加した
public class ThreadC extends Thread {
	Count count;
	
	public ThreadC(Count count) {
		this.count = count;
	}
	
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 10000; i++) {
			synchronized (count) {
				count.add();	
			}
		}
	}
}

Answer 1

synchronizedブロックを使用する箇所が、一般的な書き方ではどこになるのかが気になりました。

対象とするクラスの設計、特に スレッド・セーフに関する設計 によって適切な箇所は異ります。

• Countクラス自身を「スレッド・セーフなカウンタ」とする設計では、同クラスを利用するマルチスレッド処理コードでは同期制御を意識しません。この場合、Countクラス内部実装にてsynchronizedによる同期制御を行う必要があります。マルチスレッド処理からは安全にCountクラスを利用できる点がメリットですが、一般にスレッドセーフ実装では実行時コスト増加（≒処理が遅くなる）を避けられません。

• Countクラスを「マルチスレッドを特に考慮しないカウンタ」とする設計では、同クラスをマルチスレッド処理コードから利用する場合、Countクラスを利用する側のコードでsynchronizedによる同期制御を行う必要があります。マルチスレッド処理の必要がないときに無駄な実行コスト増はありませんが、マルチスレッド処理が必要な時には利用者側に同期制御の責任を押し付けることになります（≒使う側が間違うとアウト）。

Countクラス設計においてどちらを選択するかはクラス提供者の判断であり、synchronizedはその設計に合わせて適切に利用する必要があります。

Comments

[shiita]

回答ありがとうございます。このプログラムでは、Countクラスは必ずマルチスレッド処理を行うものだったので、Countクラス内部でsynchronizedを使おうと思います。
違いがよくわかりました。

Answer 2

最も簡単な使い分け
①

//Countを使うスレッドが複数ある場合

public class Te2 {
    public static void main(String[] args) {
        Count count = new Count();
        ThreadC[] threadC = new ThreadC[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadC[i] = new ThreadC(count);
            threadC[i].start();
        }
        ThreadD[] threadD = new ThreadD[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadD[i] = new ThreadD(count);
            threadD[i].start();
        }


        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                threadC[i].join();
		
            }
            catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
     for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                threadD[i].join();
		
            }
            catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.println(count.getCount());
    }
}

 class Count {
    private int count = 0;

    public void add() {
        synchronized (this) {//synchronizedはCount内に配置すると一回書くだけで済む
            count += 10;
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

 class ThreadC extends Thread {//スレッド1
    Count count;

    public ThreadC(Count count) {
        this.count = count;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            count.add();    
        }
    }
}

 class ThreadD extends Thread {//スレッド2
    Count count;

    public ThreadD(Count count) {
        this.count = count;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            count.add();    
        }
    }
}

②

//Count内使用メソッドが複数ある場合

public class Te4 {
    public static void main(String[] args) {
        Count count = new Count();
        ThreadC[] threadC = new ThreadC[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadC[i] = new ThreadC(count);
            threadC[i].start();
        }

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                threadC[i].join();
            }
            catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.println(count.getCount()+" "+count.getCount2());
    }
}

class Count {
    private int count = 0;
    private int count2 = 0;

    public void add() {//Count内使用メソッド1
            count += 10;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

 public void add2() {//Count内使用メソッド2
            count2 += 10;
        
    }

    public int getCount2() {
        return count2;
    }


}
class ThreadC extends Thread {
    Count count;

    public ThreadC(Count count) {
        this.count = count;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
	synchronized (count) {//synchronizedはrun内に配置すると一回書くだけで済む
            count.add();
	    count.add2();
		}    
        }
    }
}

Comments

[shiita]

回答ありがとうございます。わかりやすい具体例参考になりました。