Java面试题:解释一下Java中的synchronized关键字,它是如何保证线程安全的?

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在Java中,synchronized关键字是一种同步锁机制,用于确保多个线程在访问共享资源时能够保持线程安全。线程安全是指在多线程环境下,当多个线程尝试同时访问共享资源时,任何时刻最多只有一个线程能够执行特定的代码段。

synchronized关键字可以用于以下几个方面:

  1. 方法同步
    synchronized关键字用于方法声明时,整个方法体都是同步的。这意味着同一时间只能有一个线程执行该方法。

    public synchronized void myMethod() {// 方法体
    }
    
  2. 代码块同步
    synchronized关键字也可以用于特定的代码块,只有被括起来的代码块是同步的。

    public void myMethod() {synchronized (this) {// 被括起来的代码块}
    }
    

    在代码块中,synchronized后面跟着的括号内是一个锁对象,通常是当前实例对象this,但也可以是任何其他对象。

  3. 静态方法同步
    synchronized关键字用于静态方法时,它锁定的是当前类的Class对象。

    public synchronized static void myStaticMethod() {// 方法体
    }
    

synchronized关键字保证线程安全的方式:

  • 互斥(Mutex):当一个线程开始执行一个同步方法或进入一个同步代码块时,它会获得一个锁。这个锁确保了在同一时间只有一个线程可以执行该方法或代码块。其他线程必须等待直到锁被释放。

  • 内存可见性synchronized还确保了线程之间的内存可见性。当一个线程修改了共享资源并释放了锁,其他线程在获取到锁之后,能够看到修改后的最新值。

  • 原子性:在同步代码块或方法中执行的操作是原子性的,即这些操作要么全部执行,要么全部不执行,中间不会有其他线程的干扰。

虽然synchronized关键字可以保证线程安全,但它也有缺点,如可能导致性能瓶颈和死锁。因此,在某些情况下,开发者可能会选择其他并发控制工具,如java.util.concurrent包中的锁(如ReentrantLock)。

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {// 线程安全的操作
} finally {lock.unlock();
}

这些锁提供了更灵活的锁机制,允许更细粒度的控制,例如尝试获取锁、超时等待、公平性等。

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