synchronized 关键字

深入了解 Java 中的 synchronized 关键字
在多线程编程中，确保对共享资源的访问是线程安全的至关重要。Java 提供了 synchronized 关键字，作为一种简单而有效的方式来管理多个线程对共享资源的访问。本文将深入探讨 synchronized 关键字的使用、原理以及它在编写并发程序时的重要性。

什么是 synchronized？
在 Java 中，synchronized 是一种同步机制，用于协调多个线程对共享资源的访问。当一个方法或一个代码块被声明为 synchronized 时，只有一个线程可以进入该方法或代码块，其他线程必须等待。这确保了对共享资源的安全访问，防止数据不一致性和其他与多线程相关的问题。

synchronized 的使用
1. 方法级别的同步
java
public class SynchronizedExample {
    private int sharedCounter = 0;

    // synchronized 方法
    public synchronized void increment() {
        sharedCounter++;
    }
}
在上面的例子中，increment 方法被声明为 synchronized。这意味着一次只有一个线程可以调用该方法，确保对 sharedCounter 的递增操作是原子的。

2. 代码块级别的同步
java
public class SynchronizedExample {
    private Object lock = new Object();
    private int sharedCounter = 0;

    public void increment() {
        synchronized (lock) {
            sharedCounter++;
        }
    }
}

这里使用了一个对象 lock，并在代码块中使用 synchronized，以确保只有一个线程可以同时执行代码块内的操作。

synchronized 的原理
在 Java 中，每个对象都有一个与之相关的监视器锁（monitor）。当线程进入 synchronized 方法或代码块时，它必须先获得对象的监视器锁。如果锁已被其他线程持有，线程就会阻塞，直到锁被释放。

synchronized 的重要性
线程安全： 通过确保一次只有一个线程可以访问共享资源，synchronized 避免了竞态条件（race condition）和数据不一致性的问题。

协调并发操作： 在多线程环境下，协调线程的执行顺序对于避免死锁等问题至关重要。synchronized 提供了一种简单的方式来协调并发操作。

保护共享资源： 当多个线程同时访问共享资源时，需要保护这些资源免受并发访问的破坏，synchronized 提供了一种可靠的机制。

总结

synchronized关键字三大特性是什么？
面试时经常拿synchronized关键字和volatile关键字的特性进行对比，synchronized关键字可以保证并发编程的三大特性：原子性、可见性、有序性，而volatile关键字只能保证可见性和有序性，不能保证原子性，也称为是轻量级的synchronized。
原子性：一个或多个操作要么全部执行成功，要么全部执行失败。synchronized关键字可以保证只有一个线程拿到锁，访问共享资源。
可见性：当一个线程对共享变量进行修改后，其他线程可以立刻看到。执行synchronized时，会对应执行 lock、unlock原子操作，保证可见性。
有序性：程序的执行顺序会按照代码的先后顺序执行。

synchronized关键字可以实现什么类型的锁？
悲观锁：synchronized关键字实现的是悲观锁，每次访问共享资源时都会上锁。
非公平锁：synchronized关键字实现的是非公平锁，即线程获取锁的顺序并不一定是按照线程阻塞的顺序。
可重入锁：synchronized关键字实现的是可重入锁，即已经获取锁的线程可以再次获取锁。
独占锁或者排他锁：synchronized关键字实现的是独占锁，即该锁只能被一个线程所持有，其他线程均被阻塞。
synchronized关键字的使用方式
synchronized主要有三种使用方式：修饰普通同步方法、修饰静态同步方法、修饰同步方法块。

在多线程编程中，确保程序的正确性和性能是挑战之一。synchronized 关键字为开发人员提供了一种简单而有效的手段，用于确保线程安全性和协调并发操作。然而，需要注意的是，过度使用 synchronized 可能会导致性能问题，因此在设计并发程序时需要仔细权衡。

深入理解 synchronized 的原理和适当的使用方式，将有助于编写更健壮、可靠的多线程应用程序。通过合理地使用同步机制，我们可以最大程度地减少并发问题的出现，提高程序的可维护性和稳定性。