多线程--Synchronized-白红宇

多线程--Synchronized

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发布时间：2019-03-12

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为什么要使用 synchronized

在并发编程中，线程安全问题是很常见的，主要形式包括共享数据和多线程同时操作共享数据。为了应对这些挑战，Java提供了synchronized关键字，它在以下方面发挥着重要作用：

线程互斥：保证在任何时刻，只有一个线程能够执行同步代码。

可见性：确保共享变量的修改能够及时可见，类似于volatile关键字。

例如，在下面的代码中，如果不使用synchronized，可能会导致火车票重复出售的问题：

public class TestDemo implements Runnable {
    private volatile int count = 100;
    @Override
    public void run() {
        while (count > 0) {
            Thread.sleep(50);
            sale();
        }
    }
    public void sale() {
        if (count > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "出售 ：" + (100 - count + 1));
            count--;
        }
    }
}

synchronized 的实现原理

synchronized 的作用机制可以分为以下几个方面：

原子性：确保线程对共享资源的访问是原子操作，避免由于线程调度而导致的竞态条件。

可见性：通过 EnsureIntrinsicLocks 到主内存（当获取锁时）和 UnlockToMemory palpate（解锁前）来保证共享变量的修改能够及时可见。

有序性：排除重排序问题，确保线程间操作的有序性。

synchronized 的三种应用方式

在 Java 中，synchronized 锁可以应用在三个不同的方式中：

普通同步方法（实例方法）：

锁是当前实例对象。

使用 synchronized修饰方法时，进入方法前需要获取当前实例对象的锁。

public synchronized void sale() {
    if (count > 0) {
        System.out.println("窗口一出售 ：" + (100 - count));
        count--;
    }
}

静态同步方法：

锁是当前类对象。

使用 synchronized修饰静态方法时，进入方法前需要获取当前类对象的锁。

public static synchronized void sale() {
    if (count > 0) {
        System.out.println("窗口一出售 ：" + (100 - count));
        count--;
    }
}

同步代码块：

锁是括号内的对象。

在代码块中使用 synchronized时，进入方法前需要获取括号内对象的锁。

private Object object = new Object();
public void sale() {
    synchronized (object) {
        if (count > 0) {
            System.out.println("窗口一出售 ：" + (100 - count));
            count--;
        }
    }
}

synchronized 的 JDK 版本优化

在 JDK 1.6 之前，synchronized实现的加锁和解锁操作非常重量级，会导致线程上下文切换和额外性能开销。新版本中，synchronized实现了偏向锁机制，结合轻量级锁和冲突检测机制（cas），从而大幅降低锁的开销。

synchronized 的可重入性

synchronized是支持可重入锁设计的。这意味着一个线程在持有一个对象锁的情况下，其它线程同样可以请求该对象锁。但必须注意，如果请求的是同一个对象锁，一定会等待；如果请求的是不同的对象锁，则会立即获取。这种方式避免了死锁，而不会导致资源浪费。

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