Java同步机制详解：synchronized关键字使用示例

在Java编程语言中，synchronized关键字是一个非常重要的同步机制，用于在多线程环境下控制对共享资源的并发访问。它确保同一时间只有一个线程可以执行被synchronized修饰的代码块或者方法，从而避免了并发执行时可能出现的不一致性和数据破坏问题。本篇将深入探讨synchronized关键字的多种用法，并通过实例代码来说明其在实际编程中的应用。 ### synchronized关键字的基本用法 在Java中，synchronized关键字主要有两种使用方式：修饰方法和修饰代码块。 #### 1. 修饰方法 当synchronized关键字用来修饰一个方法时，它会锁住当前对象（即this）。这意味着在一个时刻，只有一个线程能够进入该方法。其他试图进入该方法的线程将会被阻塞，直到当前线程执行完毕并释放锁。 ```java public synchronized void synchronizedMethod() { // 线程安全的操作 } ``` #### 2. 修饰代码块 synchronized还可以用来修饰代码块，代码块可以指定锁对象，这在某些情况下比修饰整个方法更为灵活。当执行到代码块时，线程会获取指定对象的锁，如果其他线程已经持有该锁，则当前线程就会被阻塞。 ```java public void someMethod() { Object lock = new Object(); synchronized(lock) { // 线程安全的操作 } } ``` ### synchronized关键字的深入用法 #### 1. 静态同步方法 synchronized还可以修饰静态方法。当修饰静态方法时，它会锁定当前类的Class对象。这表示无论创建多少个实例，同步的静态方法一次只能由一个线程访问。 ```java public static synchronized void staticSynchronizedMethod() { // 线程安全的静态操作 } ``` #### 2. 同步块的锁对象 在同步代码块中，可以选择不同的锁对象。如果同步块没有明确指定锁对象，那么使用的是方法调用者（this）作为锁。但你也可以创建一个新的锁对象来同步，这样可以实现更细粒度的控制。 ```java public void methodWithSynchronizedBlock() { Object lock = new Object(); synchronized(lock) { // 线程安全的操作 } } ``` #### 3. 同步与死锁 使用synchronized时需要注意避免死锁的发生。死锁是指两个或多个线程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象。为了避免死锁，应当尽量减少持锁时间，避免多个线程循环等待对方持有的锁。 #### 4. 同步和性能 虽然synchronized能够确保线程安全，但过度使用会降低程序的性能，因为它导致了线程的等待和阻塞。因此，合理的使用synchronized，并考虑使用其他的并发控制机制，如ReentrantLock、读写锁（ReadWriteLock）和并发集合（ConcurrentHashMap等），可以提高程序的并发性能。 ### 实际应用中的synchronized示例 考虑一个简单的银行账户转账操作，账户类中有一个synchronized修饰的transfer方法来保证转账操作的原子性和线程安全性。 ```java public class Account { private int balance = 0; public Account(int initialBalance) { balance = initialBalance; } // 转账操作 public synchronized void transfer(Account destination, int amount) { if (balance >= amount) { balance -= amount; destination.balance += amount; } else { // 抛出异常或者采取其他操作 } } } ``` 在这个例子中，无论多少个线程尝试执行transfer方法，同一时刻只允许一个线程进行操作。synchronized保证了balance变量在修改时不会出现线程安全问题。 ### 总结 在Java编程中，synchronized是一个强大且灵活的关键字，可以用来控制多个线程对共享资源的访问。它既可以用于同步普通方法也可以用于同步代码块，并且可以指定不同的锁对象。尽管synchronized在处理线程同步时非常有效，但应当注意避免造成死锁和过分影响程序性能的问题。在设计并发程序时，开发者应当根据实际需求选择合适的同步机制，并遵循良好的编程实践来保证代码的正确性和效率。