在Java多线程编程的领域，同步机制是确保程序正确运行的基石。从最初的synchronized关键字到后来的Lock接口，Java为我们提供了一条从基础到高级的进化之路。本文将带你踏上这条道路，通过实战演练，从理论到实践，掌握Java多线程同步的核心技巧，让你的技能从新手村直达高手境界。
初识synchronized：多线程同步的起点
synchronized，作为Java语言内置的关键字，是多线程同步的起点。它简单而强大，能够确保同一时刻只有一个线程可以访问被修饰的方法或代码块。让我们从一个简单的例子开始，学习如何使用synchronized。
示例代码：使用synchronized修饰方法
public class Counter {
private int count = 0;
// 使用synchronized修饰方法
public synchronized void increment() {
count++;
}
// 同样使用synchronized修饰方法
public synchronized int getCount() {
return count;
}
}
进阶Lock：更高级的同步控制
尽管synchronized非常便捷，但在一些复杂场景下，它显得有些力不从心。这时，java.util.concurrent.locks.Lock接口便展现出了其独特魅力。Lock不仅提供了synchronized的所有功能，还增加了许多高级特性，如可重入锁、公平锁、可中断的等待等。
示例代码：使用ReentrantLock
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Counter {
private int count = 0;
private final Lock lock = new ReentrantLock();
public void increment() {
lock.lock();
try {
count++;
} finally {
lock.unlock();
}
}
public int getCount() {
lock.lock();
try {
return count;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
实战演练：比较synchronized与Lock
现在，让我们通过实战演练，比较synchronized与Lock在真实场景下的表现。我们将创建一个模拟高并发环境的测试程序，让多个线程同时对Counter类的increment方法进行调用，观察它们在不同同步机制下的行为和性能。
测试代码框架
public class TestCounter {
public static void main(String[] args) {
Counter counter = new Counter(); // 使用Counter实例，可以是synchronized或Lock版本
int threadCount = 100; // 并发线程数量
int operationCount = 10000; // 每个线程的操作次数
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(threadCount);
for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
executor.submit(() -> {
for (int j = 0; j < operationCount; j++) {
counter.increment();
}
});
}
executor.shutdown();
while (!executor.isTerminated()) {
}
System.out.println("Final Count: " + counter.getCount());
}
}
分析与总结
通过上述实战演练，你将直观感受到synchronized与Lock在不同场景下的表现差异。synchronized虽然使用简单，但在高并发场景下可能会因为锁的竞争而导致性能瓶颈。而Lock接口，尤其是ReentrantLock，通过提供更细粒度的锁控制，能够有效减少锁竞争，提高程序的并发性能。
进化之路：持续学习与实践
掌握了synchronized与Lock的基础之后，你的多线程同步之旅才刚刚开始。持续学习新的同步工具和技术，如Semaphore、CyclicBarrier、CountDownLatch等，将帮助你应对更复杂的多线程挑战。同时，通过实践，不断优化你的同步策略，你将能够构建出既高效又稳定的多线程应用程序。
在Java多线程同步的进化之路上，每一步实践都是一次成长的机会。希望本文能够成为你旅途中的指南针，引领你从synchronized出发，一路前行至Lock，直至成为Java多线程领域的高手。
