同步_Java 8 简明教程

这篇文章中展示的中心概念也适用于Java的旧版本，然而代码示例适用于Java 8，并严重依赖于lambda表达式和新的并发特性。如果你还不熟悉lambda，我推荐你先阅读简要说明。

出于简单的因素，这个教程的代码示例使用了定义在这里的两个辅助函数sleep(seconds) 和 stop(executor)。

在线程和执行器中，我们学到了如何通过执行器服务同时执行代码。当我们编写这种多线程代码时，我们需要特别注意共享可变变量的并发访问。假设我们打算增加某个可被多个线程同时访问的整数。

我们定义了count字段，带有increment()方法来使count加一：

int count = 0;
void increment() {
    count = count + 1;
}

当多个线程并发调用这个方法时，我们就会遇到大麻烦：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
IntStream.range(0, 10000)
    .forEach(i -> executor.submit(this::increment));
stop(executor);
System.out.println(count);  // 9965

我们没有看到count为10000的结果，上面代码的实际结果在每次执行时都不同。原因是我们在不同的线程上共享可变变量，并且变量访问没有同步机制，这会产生竞争条件。

增加一个数值需要三个步骤：（1）读取当前值，（2）使这个值加一，（3）将新的值写到变量。如果两个线程同时执行，就有可能出现两个线程同时执行步骤1，于是会读到相同的当前值。这会导致无效的写入，所以实际的结果会偏小。上面的例子中，对count的非同步并发访问丢失了35次增加操作，但是你在自己执行代码时会看到不同的结果。

幸运的是，Java自从很久之前就通过synchronized关键字支持线程同步。我们可以使用synchronized来修复上面在增加count时的竞争条件。

synchronized void incrementSync() {
    count = count + 1;
}

在我们并发调用incrementSync()时，我们得到了count为10000的预期结果。没有再出现任何竞争条件，并且结果在每次代码执行中都很稳定：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
IntStream.range(0, 10000)
    .forEach(i -> executor.submit(this::incrementSync));
stop(executor);
System.out.println(count);  // 10000

synchronized关键字也可用于语句块：

void incrementSync() {
    synchronized (this) {
        count = count + 1;
    }
}

Java在内部使用所谓的“监视器”（monitor），也称为监视器锁（monitor lock）或内在锁（ intrinsic lock）来管理同步。监视器绑定在对象上，例如，当使用同步方法时，每个方法都共享相应对象的相同监视器。

所有隐式的监视器都实现了重入（reentrant）特性。重入的意思是锁绑定在当前线程上。线程可以安全地多次获取相同的锁，而不会产生死锁（例如，同步方法调用相同对象的另一个同步方法）。