Java中实现同步可使用synchronized关键字修饰方法或代码块，或通过Lock接口显式加锁，同步机制确保多线程下共享资源的原子性和可见性，避免竞态条件，synchronized自动管理锁，而ReentrantLock等提供了更灵活的锁控制，需手动释放。
为什么需要同步？
当多个线程同时修改共享数据时，可能会产生竞态条件（Race Condition）。
public class Counter {
private int count = 0;
public void increment() {
count++; // 非原子操作
}
}
count++实际包含读取、加1、写入三个步骤，可能导致多个线程互相覆盖结果,此时必须通过同步机制保证操作的原子性。
synchronized关键字
这是Java最基础的同步机制，通过内置锁（Monitor）实现。
同步方法
public synchronized void increment() {
count++;
}
整个方法成为临界区，同一时刻只允许一个线程访问
同步代码块
public void increment() {
synchronized(this) {
count++;
}
}
可以指定任意对象作为锁,建议使用专用锁对象：
private final Object lock = new Object();
synchronized(lock) {
// 临界区代码
}
Lock接口
java.util.concurrent.locks包提供更灵活的锁机制。
ReentrantLock示例
private Lock lock = new ReentrantLock();
public void increment() {
lock.lock();
try {
count++;
} finally {
lock.unlock(); // 必须保证释放
}
}
优势：
- 可尝试获取锁（
tryLock()） - 支持公平锁
- 可中断的获取锁
volatile关键字
保证变量的可见性（不保证原子性）,适用于状态标志：
private volatile boolean isRunning = true;
public void stop() {
isRunning = false;
}
适用场景：
- 单写多读场景
- 状态标记变量
原子类（Atomic Classes）
java.util.concurrent.atomic包提供线程安全的原子操作类：
AtomicInteger atomicCount = new AtomicInteger(0); atomicCount.incrementAndGet(); // 原子自增
实现原理：
- 基于CAS（Compare-And-Swap）机制
- 无锁算法，性能优于同步锁
并发集合
使用线程安全的集合类替代传统集合：
| 不安全类 | 安全替代方案 |
|—————|————————-|
| ArrayList | CopyOnWriteArrayList |
| HashMap | ConcurrentHashMap |
| HashSet | ConcurrentHashSet |
示例：
ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key", 1); // 线程安全操作
ThreadLocal
解决线程间变量共享问题：
private ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormat =
ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));
每个线程拥有独立副本,避免同步开销。
最佳实践原则
- 锁粒度：尽量缩小同步范围
- 避免死锁：按固定顺序获取锁
- 性能考虑：优先使用原子类和无锁结构
- 资源释放：Lock必须在finally块中释放
- 并发测试：使用JUC测试工具验证正确性
通过正确选择同步机制，开发者可以在保证线程安全的前提下，实现高效并发处理,建议根据具体场景选择：
- 简单同步 →
synchronized - 复杂控制 →
ReentrantLock - 计数器场景 → 原子类
- 集合操作 → 并发容器
引用说明
本文技术要点参考自：
- Oracle官方Java文档
- 《Java并发编程实战》（Brian Goetz著）
- Java Language Specification第17章
- JUC包源码实现分析
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