如何在Java中理解同步与互斥机制

互斥指同一时刻仅一个线程访问共享资源，Java通过synchronized或ReentrantLock实现；同步则协调线程执行顺序，如用wait/notify或CountDownLatch。两者均依赖对象监视器锁，synchronized锁实例或类对象，ReentrantLock需手动管理锁，应避免不同对象间误用及死锁，优先使用synchronized并缩小同步范围以提升性能。

在Java中，同步与互斥机制是多线程编程的核心内容，主要用来解决多个线程访问共享资源时的数据安全问题。理解这两个概念的关键在于搞清楚“什么时候需要控制访问”以及“如何控制”。

什么是互斥？

互斥指的是：在同一时刻，只允许一个线程访问某个共享资源。这是为了防止多个线程同时修改数据导致结果不可预测。

比如多个线程同时对一个变量执行 i++ 操作，由于该操作不是原子的（读取、加1、写回），如果没有互斥机制，最终结果可能小于预期。

Java中最常见的实现互斥的方式是使用 synchronized 关键字或 ReentrantLock 类。

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使用 synchronized 保证互斥：

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

这样任意时刻只有一个线程能进入这个方法，其他线程会被阻塞，直到当前线程执行完毕并释放锁。

什么是同步？

同步是更广义的概念，它不仅包含互斥，还涉及线程之间的协调。也就是说，同步控制多个线程的执行顺序，确保某些操作按特定逻辑进行。

例如：一个线程必须等待另一个线程完成某项任务后才能继续执行。

Java 中实现同步的常见方式包括：

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• synchronized 配合 wait()/notify()/notifyAll()
• 使用 java.util.concurrent 包中的工具类，如 CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore 等

使用 wait 和 notify 实现生产者-消费者模型中的线程同步：

当缓冲区满时，生产者调用 wait() 进入等待状态；当消费者取出数据后，调用 notify() 唤醒生产者继续生产。

关键机制解析

Java 的同步和互斥依赖于对象的内置锁（也叫监视器锁）：

• 每个 Java 对象都关联一个 monitor（监视器）
• synchronized 方法或代码块会尝试获取该对象的 monitor
• 获取成功则进入临界区，失败则阻塞等待

对于静态方法，synchronized 锁的是类对象（Class 对象）；对于实例方法，锁的是 this 实例。

ReentrantLock 提供了更灵活的控制，比如可中断锁、超时尝试获取、公平锁等，但需要手动加锁和释放：

lock.lock(); try { ... } finally { lock.unlock(); }

常见误区与建议

初学者容易混淆 synchronized 的作用范围：

• 两个线程分别调用同一个对象的 synchronized 方法，才会互斥
• 如果调用的是不同对象的方法，即使方法相同，也不会互斥

建议：

• 优先使用 synchronized，简单且不易出错
• 在需要高级控制时再考虑 ReentrantLock
• 避免死锁：多个线程按相同顺序获取多个锁
• 尽量缩小同步代码块范围，提升并发性能

基本上就这些。掌握 synchronized 的使用和理解对象锁的原理，是理解 Java 同步与互斥的基础。不复杂但容易忽略细节。

以上就是如何在Java中理解同步与互斥机制的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！