带你掌握 Java 同步锁的利器——synchronized
2023-01-03 20:26:07
Java 中的 Synchronized：多线程编程的强大锁
在多线程编程中，synchronized 是一个至关重要的同步机制，可确保共享资源在同一时间仅供一个线程使用。在本指南中，我们将深入探讨 synchronized 的工作原理、特性、应用场景、性能优化技巧以及替代方案。
Synchronized 的工作原理
synchronized 可以修饰方法或代码块。当线程进入 synchronized 方法或代码块时，它必须首先获取该方法或代码块所属对象的锁。只有当线程获得锁后，它才能执行代码。如果其他线程尝试进入相同的 synchronized 方法或代码块，它将被阻塞，直到持有锁的线程释放锁。
示例：
public class Counter {
private int count = 0;
public synchronized void increment() {
count++;
}
public int getCount() {
return count;
}
}
在这个示例中，increment() 方法被 synchronized 修饰。当一个线程调用 increment() 方法时，它必须先获得 Counter 对象的锁，才能增加 count 变量。如果另一个线程尝试调用 increment() 方法，它将被阻塞，直到第一个线程释放锁。
Synchronized 的特性
synchronized 具有以下关键特性：
- 原子性： 确保代码是不可分割的，即一个线程执行 synchronized 方法或代码块时，其他线程不能同时执行。
- 可见性： 确保共享变量对所有线程都是可见的，即一个线程对共享变量的修改对于其他线程也是可见的。
- 有序性： 确保对共享变量的修改对于所有线程都是有序的，即一个线程对共享变量的修改顺序对于其他线程也是相同的。
Synchronized 的应用场景
synchronized 可用于以下场景：
- 多线程访问共享变量
- 多线程访问资源
- 多线程通信
Synchronized 的性能优化技巧
虽然 synchronized 可以确保线程安全，但它也会影响性能。因此，在使用 synchronized 时，应注意以下优化技巧：
- 尽量减少 synchronized 的使用范围
- 使用轻量级同步机制，如 ReentrantLock
- 避免在循环中使用 synchronized
Synchronized 的替代方案
除了 synchronized 之外，Java 还提供了其他同步机制，包括：
- ReentrantLock
- Semaphore
- CountDownLatch
每种同步机制都有其优点和缺点。在不同场景中，应选择合适的同步机制。
结论
synchronized 是 Java 中一个强大的同步机制，可用于确保多线程环境中的线程安全。了解 synchronized 的工作原理、特性、应用场景和性能优化技巧对于编写安全且高效的多线程程序至关重要。
常见问题解答
1. synchronized 是如何保证原子性的？
synchronized 通过确保代码块是不可分割的来保证原子性。即一个线程执行 synchronized 代码块时，其他线程不能同时执行。
2. synchronized 是如何保证可见性的？
synchronized 通过刷新共享变量的值到主内存来保证可见性。这样，其他线程可以看到共享变量的更新值。
3. synchronized 是如何保证有序性的？
synchronized 通过确保对共享变量的修改以释放锁的顺序执行来保证有序性。因此，其他线程看到对共享变量的修改是按顺序发生的。
4. 什么时候应该使用 synchronized？
当多个线程需要同时访问共享变量或资源时，应该使用 synchronized。
5. 有哪些 synchronized 的替代方案？
synchronized 的替代方案包括 ReentrantLock、Semaphore 和 CountDownLatch。
