请解释Java中synchronized关键字的用途，并说明它可以应用在哪些地方？

题目

请解释Java中synchronized关键字的用途，并说明它可以应用在哪些地方？

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

synchronized关键字,线程同步,锁机制

快速回答

synchronized关键字用于解决多线程环境下的数据竞争问题，主要用途是：

• 确保同一时刻只有一个线程能访问被保护的代码块或方法
• 保证线程对共享资源操作的可见性和原子性

应用位置：

1. 实例方法：锁定当前对象实例
2. 静态方法：锁定当前类的Class对象
3. 代码块：可指定任意对象作为锁

一、核心原理

synchronized是Java内置的互斥锁机制，通过对象监视器（Monitor）实现：

• 当线程进入synchronized区域时，自动获取锁
• 其他线程尝试获取同一锁时会被阻塞
• 线程执行完同步代码后自动释放锁

二、代码示例

// 1. 实例方法同步
class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++; // 线程安全操作
    }
}

// 2. 静态方法同步
class Logger {
    public static synchronized void log(String msg) {
        System.out.println(msg);
    }
}

// 3. 同步代码块
class SafeList {
    private final List<String> list = new ArrayList<>();
    private final Object lock = new Object();

    public void add(String item) {
        synchronized (lock) { // 显式指定锁对象
            list.add(item);
        }
    }
}

三、最佳实践

• 减小同步范围：优先使用代码块而非整个方法
• 避免锁嵌套：防止死锁（如线程A持有锁1请求锁2，线程B持有锁2请求锁1）
• 使用final对象锁：防止锁对象被意外修改
• 替代方案：简单场景可用java.util.concurrent.atomic包下的原子类

四、常见错误

• 错误1：同步不同对象
  示例：synchronized(new Object()){...}（每次锁不同对象）
• 错误2：误用字符串常量锁
  示例：synchronized("LOCK")（可能与其他代码意外互斥）
• 错误3：忘记同步setter/getter
  示例：非同步的get方法可能读到未完全构造的对象

五、扩展知识

• 锁升级机制：JDK6后优化为偏向锁→轻量级锁→重量级锁
• 与ReentrantLock对比：synchronized更简单，ReentrantLock支持公平锁和条件变量
• happens-before原则：synchronized保证解锁前的操作对加锁线程可见