2022最详细的synchronized知识详解：轻松理解锁的艺术

多线程编程中的线程安全问题及解决之道：深入理解 Java 中的 synchronized

多线程编程中的挑战：线程安全问题

在现代计算机系统中，多线程编程已成为一种常见且高效的编程模式。它允许程序同时执行多个任务，从而显著提升执行效率。然而，多线程编程也引入了新的挑战，其中之一便是线程安全问题。

线程安全问题是指多线程程序在并发执行时可能出现的不正确行为。例如，如果两个线程同时访问同一个共享变量，则可能会导致该共享变量的值被意外修改，从而引发程序错误。

Java 中的 synchronized：守护线程安全

为了解决线程安全问题，Java 提供了 synchronized ，它可以保证同一时刻只有唯一一个线程能够访问被 synchronized 修饰的代码块或方法。这确保了共享变量在同一时刻只能被一个线程访问，有效避免了线程安全问题。

synchronized 的工作原理

synchronized 是一个修饰符，可用于修饰方法、代码块和类。当一个线程想要访问被 synchronized 修饰的代码块或方法时，它必须先获取该代码块或方法的锁。如果该锁已经被其他线程持有，则当前线程必须等待，直到该锁被释放后才能获取该锁。

一旦当前线程获取了锁，它就可以访问被 synchronized 修饰的代码块或方法。在当前线程释放锁之前，其他线程都不能访问被 synchronized 修饰的代码块或方法。

synchronized 的使用方式

synchronized 可以通过两种方式使用：

• 修饰方法： 当使用 synchronized 修饰方法时，该方法在同一时刻只能被一个线程执行。
• 修饰代码块： 当使用 synchronized 修饰代码块时，该代码块在同一时刻只能被一个线程执行。

使用示例：

修饰方法：

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

在这个示例中，increment() 方法被 synchronized 修饰，这意味着该方法在同一时刻只能被一个线程执行。

修饰代码块：

public class Counter {
    private int count = 0;

    public void increment() {
        synchronized (this) {
            count++;
        }
    }
}

在这个示例中，代码块 synchronized (this) 被 synchronized 修饰，这意味着该代码块在同一时刻只能被一个线程执行。

synchronized 的注意事项

在使用 synchronized 时，需要考虑以下几点：

• 性能开销： synchronized 会导致性能开销，因为它需要获取和释放锁，而这些操作都会消耗时间。因此，在使用 synchronized 时，应尽量减少 synchronized 代码块或方法的粒度。
• 死锁风险： synchronized 可能会导致死锁。如果两个线程同时持有不同的锁，并且这两个线程都在等待对方释放锁，则可能会导致死锁。为了避免死锁，应尽量避免在 synchronized 代码块或方法中持有其他锁。
• 与 volatile 关键字配合使用： synchronized 可以与 volatile 关键字一起使用。volatile 关键字可以保证变量的可见性，但不能保证变量的原子性。当多个线程同时修改同一个变量时，使用 volatile 关键字可以保证每个线程都能看到其他线程对该变量所做的修改，但不能保证每个线程都能原子地修改该变量。为了保证变量的原子性，应使用 synchronized 关键字。

结论

synchronized 是 Java 中一个至关重要的并发编程工具。通过使用 synchronized，我们可以实现线程安全，从而避免线程安全问题。在使用 synchronized 时，应注意 synchronized 的性能开销、死锁风险以及与 volatile 关键字的配合使用。

常见问题解答

1. 什么是线程安全问题？
   线程安全问题是指多线程程序在并发执行时可能出现的不正确行为，例如意外修改共享变量的值。

2. synchronized 如何解决线程安全问题？
   synchronized 通过确保同一时刻只有一个线程能够访问被 synchronized 修饰的代码块或方法来解决线程安全问题。

3. 如何使用 synchronized 修饰方法？
   在方法签名之前添加 synchronized 关键字即可修饰方法。例如：

   public synchronized void increment() { ... }
   

4. 如何使用 synchronized 修饰代码块？
   使用 synchronized (对象) 语法将代码块括起来即可修饰代码块。例如：

   synchronized (this) { ... }
   

5. 在使用 synchronized 时需要注意哪些事项？
   在使用 synchronized 时需要注意性能开销、死锁风险以及与 volatile 关键字的配合使用。