Java基础教程(139)线程同步之同步方法:锁住并发,驯服多线程,深入Java同步方法的核心机制

在多线程编程中,当多个线程同时访问共享资源时,可能会导致数据不一致或者意外行为。Java提供了多种线程同步机制,其中同步方法是最基础、最常用的一种。

同步方法的核心机制

通过在方法声明中加入synchronized关键字,我们可以创建一个同步方法:

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

当一个线程进入同步方法时,它会自动获取该方法所在对象的锁(对于实例方法)或类的Class对象的锁(对于静态方法),其他线程将被阻塞,直到该线程执行完毕并释放锁。

深入理解同步锁

每个Java对象都有一个内置锁(monitor lock),同步方法就是利用这一特性实现的。这种锁是可重入的,意味着一个线程可以多次获取同一个锁,避免了自身死锁。

同步方法不仅保证了操作的原子性,还确保了内存可见性:当释放锁时,所有修改都会刷新到主内存;当获取锁时,本地缓存失效,直接从主内存读取数据。

代码示例:对比同步前后

class Counter {
    private int count = 0;
    
    // 非同步方法 - 线程不安全
    public void unsafeIncrement() {
        count++;
    }
    
    // 同步方法 - 线程安全
    public synchronized void safeIncrement() {
        count++;
    }
    
    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

public class SynchronizedMethodDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Counter counter = new Counter();
        
        // 创建多个线程并发访问
        Thread[] threads = new Thread[1000];
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                counter.safeIncrement(); // 尝试改为unsafeIncrement观察结果
            });
            threads[i].start();
        }
        
        // 等待所有线程完成
        for (Thread thread : threads) {
            thread.join();
        }
        
        System.out.println("最终计数: " + counter.getCount());
        // 使用safeIncrement总是输出1000,unsafeIncrement则可能小于1000
    }
}

同步方法的优缺点

优点:

  • 使用简单,语法简洁
  • 自动管理锁的获取和释放,避免人为失误
  • 可重入性避免了自我死锁

缺点:

  • 粗粒度锁可能导致性能瓶颈
  • 无法中断正在等待获取锁的线程
  • 不支持尝试获取锁(tryLock)功能

总结

同步方法是Java线程同步的基础工具,适用于简单的同步场景。理解其底层机制和局限性对于编写高效、安全的多线程程序至关重要。在更复杂的并发场景中,可能需要结合使用Java并发包中的高级同步机制,如ReentrantLock、Semaphore等。

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