多线程（12）同步方法和同步块

男娘i 2024-04-24 23:08 112阅读 0赞

在并发编程中，同步方法和同步块是两种常用的同步机制，它们用以确保多线程环境下对共享资源的访问是安全的，防止数据的不一致性和竞态条件的产生。本文将详细探讨这两种同步机制的工作原理、使用场景、优缺点，以及实践中应注意的问题。

#### 1. 同步方法和同步块的基本概念 ####

##### 1.1 同步方法 #####

同步方法是通过在方法声明中添加`synchronized`关键字来定义的。当一个线程访问某个对象的同步方法时，它就自动获得了该对象的锁。只有当该线程执行完该方法后，锁才会被释放，其他线程才能访问该对象的其他同步方法。同步方法可以是静态的也可以是非静态的，静态同步方法锁定的是类的Class对象，而非静态同步方法锁定的是实例对象。

##### 1.2 同步块 #####

同步块（或称为同步语句）提供了一种更细粒度的同步控制机制。通过`synchronized`关键字后跟一个括号内的对象引用来定义同步块。只有当线程获得了指定对象的锁，才能执行同步块内的代码。与同步方法不同，同步块可以选择任何对象作为锁对象，提供了更大的灵活性。

#### 2. 工作原理 ####

##### 2.1 锁的概念 #####

无论是同步方法还是同步块，其核心都是对“锁”的操作。在Java中，“锁”主要指对象监视器（monitor），它是一种互斥机制，用来保证同一时刻只有一个线程可以访问被保护的代码区域。

##### 2.2 锁的获取与释放 #####

*  **同步方法**：当线程进入同步方法时，它自动获取方法所属对象的锁；当方法执行完毕时，不论是正常返回还是抛出异常，锁都将被自动释放。
 *  **同步块**：当线程进入同步块时，它需要获取指定对象的锁；只有在同步块执行完毕后，不论是正常退出还是通过异常退出，锁才会被释放。

#### 3. 使用场景与选择 ####

##### 3.1 使用场景 #####

*  **同步方法**适用于整个方法体都需要同步的情况。它的使用更简单，可以直接将方法声明为同步的，不需要指定锁对象。
 *  **同步块**适用于只有部分代码需要同步的情况。它允许开发者指定锁对象，提供了更细粒度的锁控制，可以减少不必要的同步开销。

##### 3.2 选择依据 #####

*  **粒度需求**：如果需要精细控制锁定范围，选择同步块；如果整个方法都需要同步，选择同步方法。
 *  **性能考虑**：同步块可以减少锁的范围，降低锁竞争，可能会有更好的性能。
 *  **锁对象**：如果需要对非当前对象进行同步控制，或者需要多个线程通过某个共享对象来同步，那么同步块是更好的选择。

#### 4. 实现细节与优缺点 ####

##### 4.1 实现细节 #####

*  **同步方法**通过将方法整体作为同步区域，简化了同步的实现，但可能因为同步范围过大而降低效率。
 *  **同步块**提供了更精细的控制，允许开发者自由选择锁对象，但使用不当（如选择不恰当的锁对象）可能会导致死锁或降低同步的效率。

##### 4.2 优缺点 #####

*  **同步方法**的优点在于简单易用，缺点是可能由于锁的范围过大而不够高效。
 *  **同步块**的优点在于灵活性高，能提供更细粒度的控制，缺点是使用复杂，需要更多的考虑来选择恰当的锁对象。

#### 5. 实践中的注意事项 ####

*  **避免过度同步**：不应该无谓地同步方法或块，过度同步可能会导致性能问题。
 *  **死锁避免**：在设计同步方案时需注意避免死锁，特别是使用同步块时，应确保锁获取的顺序一致。
 *  **合理选择锁对象**：对于同步块，应选择适当的锁对象，避免使用字符串常量或全局对象作为锁，这可能会导致不同部分的代码意外地竞争同一个锁。
 *  **性能考量**：在性能敏感的场景下，可以考虑使用其他并发控制机制，如显式锁（`java.util.concurrent.locks.Lock`）或并发集合（`java.util.concurrent`包中的类）。

#### 结论 ####

同步方法和同步块是并发编程中保护共享资源不被多线程非安全访问的重要机制。选择使用哪一种取决于具体的应用场景、性能要求和开发复杂度。理解它们的工作原理、优缺点和适用场景，对于编写高效、稳定、安全的并发程序至关重要。在实际开发中，应根据具体情况做出合理选择，并注意避免常见的并发编程陷阱，以实现既高效又安全的并发控制。