java synchronized简单易懂

        Java多线程编程中，经常涉及到多个线程操作同一个对象的问题，为了保证操作结果符合预期，需要保证操作对象线程安全。当操作对象本身就是线程安全的，则可以直接在多线程环境下调用，例如AtomicInteger，ConcurrentHashMap，StringBuffer等；当操作对象不是线程安全时，则需要在操作时进行加锁，保证执行结果符合预期，例如：HashMap，StringBuilder等。

如何理解synchronized

        当多线程环境下操作一个非线程安全对象时，可以使用synchronized保证操作线程安全。那么synchronized到底是什么，笔者的理解概括为一句话：synchronized是一个对象锁。定义简单，但这里涉及到两个重要概念，一个是对象（请将类和对象进行区分），一个是锁。用现实世界来解释：synchronized就像一把锁，对象就好比门，锁必须加在门上，不然锁就没有任何价值。所以synchronized的本质是找到合适的“门”进行加锁。

一个简单的例子

synchronized i++

        上图是一个简单的i++例子，为了便于理解，笔者将i++分解成3步用add()方法表示，在多线程环境下，会出现两个线程同时执行14行代码的可能，导致+1操作在各自的线程中执行后未能及时复制到主存中，使得15行赋值操作被覆盖。

        add1()和add2()方法采用synchronized关键字进行修饰，保证同一时间只有一个线程操作add()方法，add1()和add2()在synchronized使用上有所不同，add1()synchronized修饰在方法上，add2()修饰在代码块中。上述提到synchronized是一把对象锁，在add2()方法中，可以明确看出来锁加在this对象上。add1()由于修饰的是对象方法，本质上还是加在this对象上，即add1()和add2()方法等价。

一个容易出错的例子

synchronized 错误示范

        该例子将锁加在了i对象上，乍一看好像没有问题，但是可能会出现以下情况：线程1首先获取锁，执行add()代码块，线程2由于线程1正在执行，所以被同步等待，线程3可能由于启动较晚，还没有执行到19行代码，即还没有找“这扇门”，当线程1执行完成后，i所指向的这扇门发生了改变（第15行代码），此时线程2由于线程1执行完成所以成功获得执行权，走到15行代码，而线程三也可以执行add()方法代码块，原因是线程三所进入的这扇门已经不再是方法二进入的那扇门，各自线程进入了不同的“门”，最终导致不一致。

        为了保证"门"地址不被修改，最规范的写法如下：

synchronized final

        创建一扇用final进行修饰的"专用门"，防止这扇门的地址被任意的串改，导致锁"失效"。

哪些对象是线程安全，哪些对象不是线程安全？

        这个问题没有一个明确的答案，但是笔者的做法是，在使用一个不熟悉的类时，查看该类的注释和源码，简单了解内部实现来确定该类是否可以在多线程环境下使用，这种方式是最为保险的。

        每个开发人员对于类的设计思路不同，不能简单的通过类名进行判断，举个例子：hbase java客户端有个类为Connection，该类内部有连接池，可以在多线程下使用，只有当程序中需要操作多个hbase集群时，才需要创建多个Connection实例；java jdbc中的Connection表示对DB的单次链接，多线程环境下需要实现额外的线程池，不能直接共用同一个对象。再拿上述代码举例，ThreadCounter可以完全设计成线程安全，即add()方法采用private修饰，并暴露add1()方法，这样在使用ThreadCounter对象时则不需要再添加额外的锁，因为内部已经使用synchronized控制。当ThreadCounter只有add()方法，则表示ThreadCounter不是线程安全的对象，只适用于单线程环境中，在多线程环境下，需要使用者自己加锁控制。

        在设计类时，需要考虑该类的使用场景，不是所有的类需要保证线程安全（加锁的开销较大，绝大部分的类不需要线程安全），但是一些类天生是要在多线程环境下使用的，比如阻塞队列，当队列满或者空时当前线程阻塞，需要被其他线程唤醒，这样的类在设计时就一定需要考虑和保证线程安全问题。

其他注意事项

synchronized static

        当synchronized加在静态方法上，则等价于将锁添加在类对象上（类对象也是一个对象，而并非是类，在java中类对象特殊之处在于类对象是一个单例对象[从相同的classloader中获取]，这里先不细讲，等介绍到java反射部分后会涉及这部分内容），所以上述add1()和add2()方法是等价的。

总结

        1. synchronized是对象锁，真正理解synchronized的本质在于理解对象。

        2. 锁的使用难点在于控制最小粒度，保证只有真正需要加锁的地方才加锁，不需要的地方不加锁。这点需要不断的练习和阅读源码才能提高。

        3. synchronized和Lock在使用过程中，在都能满足需求的前提下优先使用synchronized，当需要用到如condition，读写锁，tryLock等特性的情况下再考虑使用Lock。