Java多线程同步详解：synchronized与线程通信

在Java多线程编程中，"synchronized"（同步）关键字是一个至关重要的概念，用于控制多个线程对共享资源的访问，以避免数据竞争和不一致状态。主要涉及以下几个关键知识点： 1. 同步方法： 在Java中，使用`synchronized`修饰方法意味着当一个线程进入被该关键字修饰的方法时，它会自动获取该方法所属对象的锁。其他试图访问此方法的线程将被阻塞，直到当前线程执行完毕并释放锁。这是确保在同一时间只有一个线程执行特定代码块的有效方式，有助于维护数据一致性。 2. 同步块： 同步块通过`synchronized`关键字与一个特定的对象关联。当一个线程开始执行同步块时，它会尝试获取该对象的锁。如果锁被其他线程占用，线程将进入等待状态，直到锁被释放。这种粒度控制使得我们可以限制同步范围，减少锁定的开销，提高程序性能。 3. 锁的粒度： 尽可能将同步块缩小到最小范围是最佳实践，因为过多的同步可能会导致线程上下文切换频繁，增加系统开销。只锁定必要的资源可以减少锁的竞争，从而提高并发性能。 4. 进程与线程的区别： 进程是操作系统中的基本执行单元，拥有独立的内存空间，而线程是进程内的一个执行流，共享同一进程的资源。线程之间的通信相对简单，但存在数据可见性的问题，因为它们共享同一内存空间。进程间通信需要更多系统资源。 5. 使用多线程的原因： 多线程的主要优点在于： - 提高CPU利用率：通过并发执行多个任务，即使在单核CPU上也能减少空闲时间。 - 支持多CPU环境：多线程使得程序能够有效利用多核处理器的性能。 - 响应式编程：在等待IO操作或事件时，可以保持程序其他部分的活跃，提高用户体验。 6. 何时使用多线程： 当程序中有多个独立的任务可以并行执行，或者在某些部分需要等待但不想阻塞整个程序时，应考虑使用多线程。例如，模拟售票系统、生产者消费者问题或哲学家进餐问题中的并发控制。 7. 主线程： Java程序启动时的第一个线程，被称为主线程。它具有创建和管理其他子线程的能力，以及特殊的职责，如处理用户界面或程序的初始化。主线程的重要性在于它的存在是程序执行的基础，同时也是执行异步操作的关键。 理解Java中的`synchronized`关键字和多线程概念对于编写健壮、高效的并发程序至关重要。通过合理地控制线程间的同步和通信，开发者可以充分利用多核硬件，同时避免常见的并发问题。