Java - 块同步

大家好，未来的Java巫师们！? 今天，我们将踏上一段激动人心的旅程，探索Java块同步的世界。如果你是编程新手，不用担心；我会一步一步地引导你了解这个主题，就像我这么多年来为无数学生所做的那样。所以，拿起你最喜欢的饮料，舒服地坐好，让我们开始吧！

了解基础知识

在我们深入块同步之前，先快速回顾一些基本概念。想象一下，你和你的朋友们在厨房里一起做饭。这就类似于Java中的多个线程在程序中一起工作。有时，你需要协调以避免混乱——这就是同步的作用！

什么是多线程？

多线程就像厨房里有多个厨师，每个人同时在做不同的任务。在Java中，这些“厨师”被称为线程，它们使我们的程序能够同时做很多事情。

我们为什么需要同步？

想象一下这个场景：你和你的朋友同时伸手去拿盐瓶。在编程术语中，这是一个“竞态条件”。同步通过确保一次只有一个线程可以访问共享资源，帮助防止这些冲突。

Java中的块同步

现在，让我们专注于我们的主题：块同步。这是一种确保一次只有一个线程可以执行特定的代码块的方法。

它是如何工作的？

块同步使用synchronized关键字，后跟括号内的一个对象，该对象充当锁。一次只有一个线程可以持有这个锁，确保对同步块的独占访问。

让我们看一个简单的例子：

public class 计数器 {
private int count = 0;

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

public int getCount() {
return count;
}
}

在这个例子中，increment()方法使用了块同步。this关键字指的是当前对象，它充当锁。

为什么使用块同步？

块同步比方法级同步更灵活。它允许你只同步代码的关键部分，可能会提高性能。

不使用同步的多线程示例

让我们看看不使用同步会发生什么：

public class 不安全计数器 {
private int count = 0;

public void increment() {
count++;
}

public int getCount() {
return count;
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
不安全计数器 counter = new 不安全计数器();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});

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

System.out.println("最终计数: " + counter.getCount());
}
}

如果你多次运行这段代码，你可能会得到不同的结果，很少会得到2000。这是因为线程互相干扰对方的操作。

使用块级同步的多线程示例

现在，让我们使用块同步来修复我们的计数器：

public class 安全计数器 {
private int count = 0;
private Object lock = new Object(); // 我们将使用这个作为我们的锁

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

public int getCount() {
return count;
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
安全计数器 counter = new 安全计数器();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});

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

System.out.println("最终计数: " + counter.getCount());
}
}

现在，无论你运行多少次，你总是能得到2000作为最终计数。这就是同步的力量！

使用方法级同步的多线程示例

作为比较，以下是我们如何使用方法级同步实现相同结果的方法：

public class 方法同步计数器 {
private int count = 0;

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

public int getCount() {
return count;
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
方法同步计数器 counter = new 方法同步计数器();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});

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

System.out.println("最终计数: " + counter.getCount());
}
}

这种方法也有效，但它同步了整个方法，如果只有方法的一小部分需要同步，这可能有些过度。

比较同步技术

以下是我们在讨论中的同步技术的快速比较：

技术	优点	缺点
无同步	快速，但对共享资源不安全	可能导致竞态条件和结果不一致
块同步	精细的控制，可能更好的性能	需要仔细放置同步块
方法同步	实现简单	可能过度同步，可能降低性能

结论

好了，大家！我们已经穿越了Java块同步的领域。请记住，同步就像繁忙城市中的交通信号灯——它帮助管理流量并防止事故。明智地使用它，你的多线程程序将平稳安全地运行。

在你继续Java的冒险之旅时，请继续练习这些概念。尝试创建自己的多线程应用程序，并实验不同的同步技术。谁知道呢？你可能会创建下一个改变世界的多线程应用程序！

编程愉快，愿你的线程永远同步！?

Credits: Image by storyset