Java 多线程synchronized关键字详解(六)

Java中的`synchronized`关键字是多线程编程中的一个重要概念，用于控制并发访问共享资源，以避免数据不一致和竞态条件。在这个问题中，我们将深入理解`synchronized`的关键字用法，包括同步方法和同步块。 1. **同步方法**： 当`synchronized`关键字修饰一个方法时，这个方法称为同步方法。这意味着当一个线程进入这个方法时，它会获得该对象的监视器锁，其他尝试进入该方法的线程必须等待锁的释放。在方法执行完毕或抛出异常时，锁会被自动释放。例如，`Example`类中的`execute()`方法就是同步的，确保在同一时刻只有一个线程能够执行该方法。 如果不使用`synchronized`关键字，像例子程序1那样，两个线程`t1`和`t2`可能会同时执行`execute()`方法，导致并发输出。而当添加`synchronized`后，线程将按照一定的顺序执行，确保线程安全。 2. **多个同步方法**： 在例子程序2中，`Example`类有两个同步方法`execute()`和`execute2()`。由于它们都被`synchronized`修饰，这意味着尽管`execute()`和`execute2()`是不同的方法，但是它们仍然共享相同的锁，即`Example`对象本身。因此，即使有多个线程（如`Thread1`和`Thread2`）分别调用这两个方法，它们也会按照锁的获取顺序依次执行，不会同时执行。 3. **同步块（Synchronized Blocks）**： 除了同步方法，还可以使用`synchronized`关键字来创建同步代码块，指定要锁定的对象。同步块更加灵活，可以针对特定的资源加锁，而不是整个对象。同步块的语法如下： ```java synchronized (object) { // 需要同步的代码 } ``` 这样，只有在持有相同锁的线程才能进入同步块。这种方式可以减少锁的粒度，提高并发性能，但同时也增加了编程复杂性。 4. **监视器锁与线程的阻塞和唤醒**： `synchronized`关键字的工作原理基于监视器锁，每个对象都有一个与之关联的监视器锁。当一个线程试图进入一个已由其他线程持有的监视器锁保护的同步代码区域时，该线程将被阻塞，直到锁被释放。一旦锁被释放，一个等待的线程将被选中并赋予锁，然后继续执行。 5. **锁的重入性**： Java中的`synchronized`锁是可重入的，意味着一个线程可以多次获取同一对象的锁。这在实例方法中特别有用，因为方法内部可能调用其他同步方法，如果没有重入性，会导致死锁。 6. **死锁、活锁和饥饿**： 虽然`synchronized`提供了线程安全性，但如果不小心，可能会导致死锁、活锁或饥饿等问题。死锁发生在两个或更多线程相互等待对方释放资源的情况下。活锁是线程不断尝试但无法取得进展的情况。饥饿则是线程虽然有权利获得锁，但由于其他线程一直持有锁，导致无法执行。 7. **可中断锁（ReentrantLock）**： Java提供了一种更高级的锁机制——`java.util.concurrent.locks.ReentrantLock`，它可以中断等待锁的线程，也可以实现公平锁（线程按照等待时间的顺序获取锁）。 8. **volatile关键字**： 虽然`synchronized`可以保证线程安全，但有时使用`volatile`关键字也能达到类似的效果，特别是在读多写少的场景下。`volatile`保证了变量的可见性和禁止指令重排序，但不提供互斥保证。 `synchronized`是Java中实现线程同步的重要手段，理解其工作原理和用法对于编写安全的多线程代码至关重要。通过适当使用同步机制，开发者可以有效地控制并发，避免数据不一致性和提高程序的可靠性。