Java中的Synchronized加锁方式详解及实战示例

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在Java多线程编程中,​​synchronized​​关键字扮演着至关重要的角色,它提供了一种内置的同步机制,用于控制对共享资源的并发访问,保证了数据的原子性、可见性和有序性。本文将深入探讨​​synchronized​​的多种加锁方式,并通过代码示例加以说明,帮助读者彻底理解其精髓。

1. ​​synchronized​​的加锁方式概览

Java中的​​synchronized​​主要有以下几种加锁方式:

  • 修饰实例方法
  • 修饰静态方法
  • 同步代码块
  • 同步类

接下来,我们将逐一分析这些加锁方式,并通过代码实例展示它们的应用。

2. 实例方法加锁

当​​synchronized​​修饰一个非静态方法时,它会锁定当前实例对象。这意味着在同一时间只有一个线程能访问这个实例的任何​​synchronized​​方法。

代码示例:

public class SynchronizedExample {
    public synchronized void method1() {
        // 方法体
    }

    public synchronized void method2() {
        // 方法体
    }
}

在这个例子中,​​method1​​和​​method2​​因为都被​​synchronized​​修饰,所以如果一个线程正在执行​​method1​​,那么其他任何线程都不能同时执行​​method1​​或​​method2​​。

3. 静态方法加锁

当​​synchronized​​修饰一个静态方法时,它锁定的是类的Class对象,这意味着无论创建了多少个该类的实例,所有实例的静态方法都会被同一把锁控制,互斥访问。

代码示例:

public class SynchronizedStaticExample {
    public static synchronized void staticMethod() {
        // 方法体
    }
}

在上述代码中,​​staticMethod​​被所有​​SynchronizedStaticExample​​的实例共享一把锁,无论哪个实例调用该方法,都会阻止其他实例同时调用。

4. 同步代码块

​synchronized​​还可以用于代码块,这种方式允许开发者更细粒度地控制锁的范围,可以指定锁对象,比如​​this​​或类的Class对象。

代码示例:

public class SynchronizedBlockExample {
    private Object lock = new Object();

    public void blockMethod() {
        synchronized(lock) {
            // 方法体
        }
    }
}

在这个例子中,​​lock​​对象作为锁,只保护了​​blockMethod​​方法内的特定代码块,使得其他未同步的代码可以并发执行,提高了程序的并发能力。

5. 同步类(概念澄清)

虽然提到​​synchronized​​可以修饰类,但通常指的是同步静态方法或同步代码块中使用类的Class对象作为锁的情况。直接修饰类来实现同步整个类的用法并不常见,也容易引起混淆。正确的理解应是通过类的Class对象作为锁来控制对类级别资源的访问。

6. ​​synchronized​​的高级特性
  • 锁升级机制:Java中的​​synchronized​​在不同的JDK版本中经历了优化,包括偏向锁、轻量级锁和重量级锁的转换,以适应不同场景下的性能需求。
  • 不可中断性:一旦线程获得了​​synchronized​​锁,它将一直持有直到完成操作或抛出异常,期间不能被中断。
  • 可见性和有序性:​​synchronized​​确保了锁的持有者能看到之前对变量的修改,并且保证了指令的执行顺序。
结论

​synchronized​​是Java并发编程中的基石之一,通过不同的加锁方式,开发者可以有效地控制对共享资源的访问,防止数据竞争和不一致性问题。理解并正确应用​​synchronized​​的不同加锁策略,是构建高性能、高并发Java应用程序的关键。通过上述示例和解释,希望能帮助你更加深刻地掌握​​synchronized​​的使用技巧。