當(dāng)你在洗手間時(shí)，門是被鎖定的，這意味著沒有其他人可以走進(jìn)來并干擾你。同樣，在多線程編程中也存在這樣的問題，如果多個(gè)線程同時(shí)訪問同一塊共享內(nèi)存，那么就會產(chǎn)生競態(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，在多線程編程中使用鎖機(jī)制來確保同一時(shí)刻只有一個(gè)線程能夠修改共享內(nèi)存。Java 中使用 synchronized 作為鎖機(jī)制，讓我們來學(xué)習(xí)一下如何使用 synchronized 實(shí)現(xiàn)線程安全。

1. synchronized 的基本概念

在 Java 中，synchronized 可以用來鎖定一個(gè)對象，從而達(dá)到保護(hù)多個(gè)線程訪問共享數(shù)據(jù)的目的。當(dāng)一個(gè)線程獲取了 synchronized 鎖后，在未釋放鎖之前，其他線程不能獲取該鎖。相應(yīng)地，這個(gè)線程也不能獲取其他線程已經(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別和代碼塊級別，下面分別介紹兩種使用方式。

2.1 方法級別

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

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

2.2 代碼塊級別

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

public class MyClass {
    private final Object lock = new Object(); // 定義一個(gè)對象作為鎖
    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 對象來同步操作，當(dāng)然，也可以使用其他對象作為鎖。

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)鍵字來保證多個(gè)線程對 count 變量的訪問安全。我們創(chuàng)建了 10 個(gè)線程，并且每個(gè)線程對計(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)線程，每個(gè)線程對計(jì)數(shù)器進(jìn)行了 1000 次增加操作，這種并發(fā)場景下如果沒有加鎖機(jī)制，將會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。但是通過使用 synchronized 關(guān)鍵字的加鎖機(jī)制，我們保證了計(jì)數(shù)器的安全訪問，并且最終輸出的計(jì)數(shù)器的值也是正確的。

示例2

模擬在取款過程中可能出現(xiàn)的問題：

class BankAccount {
    private int balance;
    public BankAccount(int initialBalance) {
        this.balance = initialBalance;
    }
    public synchronized void withdraw(int amount) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 開始取款");
        try {
            // 模擬取款過程中的延遲
            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的對比結(jié)果：

不加synchronized的結(jié)果：

Thread 1 開始取款
Thread 2 開始取款
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，由于沒有對銀行賬戶的取款方法進(jìn)行同步控制，兩個(gè)線程同時(shí)進(jìn)入了取款方法，導(dǎo)致賬戶余額計(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 開始取款
Thread 1 成功取款: 500
Thread 1 取款后余額為: 500
Thread 2 開始取款
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)線程依次進(jìn)入了取款方法，避免了資源競爭的問題，從而保證了賬戶余額的正確性。

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，不能用于類和接口。
• synchronized 鎖定的對象是當(dāng)前對象（this）或指定的對象，要注意鎖對象不應(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 的開銷很大，每次加鎖和釋放鎖都需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用，需要注意性能問題。
• synchronized 僅能解決單 JVM 內(nèi)的線程同步問題，對于多線程分布式環(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 中用來確保線程安全的基本機(jī)制。通過使用 synchronized，我們可以鎖定一個(gè)對象，從而確保同一時(shí)刻只有一個(gè)線程可以訪問該對象?？梢詫?synchronized 用于方法級別和代碼塊級別，要注意鎖定的對象應(yīng)該是一個(gè)合適的對象，不能是一個(gè)常量。同時(shí)，需要注意性能問題和分布式環(huán)境下的線程同步問題。

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！

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