Java多线程Synchronized实现可见性原理解析

介绍

在Java多线程编程中，解决线程间数据不可见的一种方式是使用Synchronized同步关键字，本文将详细介绍Synchronized如何实现多线程可见性。

可见性问题

当多个线程同时对同一个变量进行读写操作时，由于线程之间的操作是异步的，可能会出现数据不一致的情况。例如，线程1读取了变量的旧值，进行了一些运算后，将结果写回变量；由于线程2在这之间对这个变量也做了一些修改，导致线程1的结果与实际结果不符。

Synchronized同步关键字

Java中提供了Synchronized关键字来实现线程之间的同步，保证多个线程之间对于共享变量的更新操作是互斥的，这样就可以避免出现数据不一致的情况。

使用Synchronized同步关键字的方式有两种：

同步方法

public synchronized void doSomething() {
    // do something
}

同步代码块

public void doSomething() {
    synchronized (this) {
        // do something
    }
}

Synchronized实现可见性原理

在Java中，每个对象都有一个内部锁（或者称为监视器锁），Synchronized关键字使用这个锁来实现同步。当一个线程获取了对象的内部锁之后，其他线程就不能再获取这个锁，只有等这个线程释放锁之后，其他线程才有机会获取锁并访问被锁住的资源。

通过Synchronized同步关键字，实现同步的代码块或方法将被限制为只能被一个线程访问，也就是说，所有对于共享变量的读写操作都只能由一个线程访问，那么其他线程就能正确地看到这个共享变量的更新操作了，从而保证了多线程的可见性。

Synchronized代码示例

下面的代码示例演示了使用Synchronized实现的多线程可见性：

class MyCounter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

class MyThread implements Runnable {
    private MyCounter counter;

    public MyThread(MyCounter counter) {
        this.counter = counter;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            counter.increment();
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyCounter counter = new MyCounter();

        Thread t1 = new Thread(new MyThread(counter));
        Thread t2 = new Thread(new MyThread(counter));

        t1.start();
        t2.start();

        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println("Count: " + counter.getCount());
    }
}

上述示例代码中，有一个共享计数器MyCounter，两个线程MyThread分别对共享计数器进行100000次递增操作，最后Main线程输出递增后的结果。

由于MyCounter类的increment方法被Synchronized关键字修饰，所以每次只能有一个线程执行这个方法，其他线程必须等待执行结束之后才能访问计数器，这样就保证了多线程访问计数器的数据一致性。

Synchronized实现可见性的注意事项

Synchronized同步关键字只能同步代码块或者方法，而不能同步变量；
在使用Synchronized关键字时，尽量使用同步代码块而不是同步方法，以减小锁的粒度，提高程序的性能；
所有对于共享变量的读写操作都必须放在Synchronized同步代码块或方法中，否则将无法保证多线程可见性。

结论

Synchronized同步关键字可以实现Java多线程间的可见性，为并发编程提供了一种可行的方案。同时，也需要注意Synchronized关键字的使用方法和注意事项，确保程序的性能和正确性。

参考链接

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