當(dāng)你在洗手間時(shí)，門(mén)是被鎖定的，這意味著沒(méi)有其他人可以走進(jìn)來(lái)并干擾你。同樣，在多線(xiàn)程編程中也存在這樣的問(wèn)題，如果多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)同一塊共享內(nèi)存，那么就會(huì)產(chǎn)生競(jìng)態(tài)條件，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或不一致的情況。為了避免這種情況，在多線(xiàn)程編程中使用鎖機(jī)制來(lái)確保同一時(shí)刻只有一個(gè)線(xiàn)程能夠修改共享內(nèi)存。Java 中使用 synchronized 作為鎖機(jī)制，讓我們來(lái)學(xué)習(xí)一下如何使用 synchronized 實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程安全。

1. synchronized 的基本概念

在 Java 中，synchronized 可以用來(lái)鎖定一個(gè)對(duì)象，從而達(dá)到保護(hù)多個(gè)線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)共享數(shù)據(jù)的目的。當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程獲取了 synchronized 鎖后，在未釋放鎖之前，其他線(xiàn)程不能獲取該鎖。相應(yīng)地，這個(gè)線(xiàn)程也不能獲取其他線(xiàn)程已經(jīng)獲取的鎖。

2. synchronized 的兩種使用方式

synchronized 關(guān)鍵字可以用在方法級(jí)別和代碼塊級(jí)別，下面分別介紹兩種使用方式。

2.1 方法級(jí)別

我們可以將 synchronized 用在方法級(jí)別上，這種情況下鎖定的對(duì)象是當(dāng)前對(duì)象（this）。

public class MyClass {
    public synchronized void myMethod() {
        // synchronized 代碼
    }
}

2.2 代碼塊級(jí)別

我們也可以將 synchronized 關(guān)鍵字用在代碼塊級(jí)別上，這種情況下鎖定的對(duì)象可以是當(dāng)前對(duì)象（this），也可以是任意一個(gè)對(duì)象。

public class MyClass {
    private final Object lock = new Object(); // 定義一個(gè)對(duì)象作為鎖
    public void myMethod() {
        synchronized (lock) {
            // synchronized 代碼
        }
    }
}

這種情況下，我們可以在任何時(shí)間使用 lock 對(duì)象來(lái)同步操作，當(dāng)然，也可以使用其他對(duì)象作為鎖。

3. synchronized 的示例

示例1

在下面的示例中，我們定義了一個(gè)計(jì)數(shù)器 Counter，在 Counter 的 run() 方法中使用 synchronized 關(guān)鍵字來(lái)保證多個(gè)線(xiàn)程對(duì) count 變量的訪(fǎng)問(wèn)安全。我們創(chuàng)建了 10 個(gè)線(xiàn)程，并且每個(gè)線(xiàn)程對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行 1000 次增操作，最后輸出計(jì)數(shù)器的值。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Counter counter = new Counter();
        Thread[] threads = new Thread[10];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(counter);
            threads[i].start();
        }
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            try {
                threads[i].join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("Final count: " + counter.getCount());
    }
    static class Counter implements Runnable {
        private int count = 0;
        public synchronized void increment() {
            count++;
        }
        public synchronized int getCount() {
            return count;
        }
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                increment();
            }
        }
    }
}

在這個(gè)例子中，我們創(chuàng)建了 10 個(gè)線(xiàn)程，每個(gè)線(xiàn)程對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行了 1000 次增加操作，這種并發(fā)場(chǎng)景下如果沒(méi)有加鎖機(jī)制，將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。但是通過(guò)使用 synchronized 關(guān)鍵字的加鎖機(jī)制，我們保證了計(jì)數(shù)器的安全訪(fǎng)問(wèn)，并且最終輸出的計(jì)數(shù)器的值也是正確的。

示例2

模擬在取款過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題：

class BankAccount {
    private int balance;
    public BankAccount(int initialBalance) {
        this.balance = initialBalance;
    }
    public synchronized void withdraw(int amount) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 開(kāi)始取款");
        try {
            // 模擬取款過(guò)程中的延遲
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if (amount <= balance) {
            balance -= amount;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 成功取款: " + amount);
        } else {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 余額不足");
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取款后余額為: " + balance);
    }
}
public class BankWithdrawalExample {
    public static void main(String[] args) {
        BankAccount account = new BankAccount(1000);
        Thread thread1 = new Thread(() -> account.withdraw(500), "Thread 1");
        Thread thread2 = new Thread(() -> account.withdraw(700), "Thread 2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

在以上示例中，withdraw方法模擬了取款操作，并在其中加入了1秒的延遲。

withdraw方法加上和不加synchronized的對(duì)比結(jié)果：

不加synchronized的結(jié)果：

Thread 1 開(kāi)始取款
Thread 2 開(kāi)始取款
Thread 2 成功取款: 700
Thread 2 取款后余額為: 300
Thread 1 成功取款: 500
Thread 1 取款后余額為: -200

可以看到，由于沒(méi)有對(duì)銀行賬戶(hù)的取款方法進(jìn)行同步控制，兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)進(jìn)入了取款方法，導(dǎo)致賬戶(hù)余額計(jì)算錯(cuò)誤，出現(xiàn)了負(fù)數(shù)的情況。

加上synchronized的結(jié)果：

Thread 1 開(kāi)始取款
Thread 1 成功取款: 500
Thread 1 取款后余額為: 500
Thread 2 開(kāi)始取款
Thread 2 余額不足
Thread 2 取款后余額為: 500

可以看到，加上synchronized之后，兩個(gè)線(xiàn)程依次進(jìn)入了取款方法，避免了資源競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，從而保證了賬戶(hù)余額的正確性。

4. synchronized 的注意事項(xiàng)

使用 synchronized 時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

• synchronized 關(guān)鍵字只能用于方法和代碼塊內(nèi)部，不能用于類(lèi)和接口。
• synchronized 鎖定的對(duì)象是當(dāng)前對(duì)象（this）或指定的對(duì)象，要注意鎖對(duì)象不應(yīng)該是一個(gè)字符串或者數(shù)字等常量，因?yàn)檫@樣可能導(dǎo)致死鎖情況。
• synchronized 的開(kāi)銷(xiāo)很大，每次加鎖和釋放鎖都需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用，需要注意性能問(wèn)題。
• synchronized 僅能解決單 JVM 內(nèi)的線(xiàn)程同步問(wèn)題，對(duì)于多線(xiàn)程分布式環(huán)境，需要考慮分布式鎖的解決方案。

5. 總結(jié)

synchronized 關(guān)鍵字是 Java 中用來(lái)確保線(xiàn)程安全的基本機(jī)制。通過(guò)使用 synchronized，我們可以鎖定一個(gè)對(duì)象，從而確保同一時(shí)刻只有一個(gè)線(xiàn)程可以訪(fǎng)問(wèn)該對(duì)象?？梢詫?synchronized 用于方法級(jí)別和代碼塊級(jí)別，要注意鎖定的對(duì)象應(yīng)該是一個(gè)合適的對(duì)象，不能是一個(gè)常量。同時(shí)，需要注意性能問(wèn)題和分布式環(huán)境下的線(xiàn)程同步問(wèn)題。

到此這篇關(guān)于詳解Java synchronized關(guān)鍵字的用法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java synchronized關(guān)鍵字內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評(píng)論