线程同步是Java编程中一个关键的概念,特别是在处理并发和多线程环境下的数据安全问题。Java提供的`Synchronized`关键字是核心机制,用于确保在多线程环境下对共享资源的互斥访问,防止出现数据竞争和不一致性。`Synchronized`关键字可以作用在代码块或方法上,当一个线程进入同步代码块或方法时,会自动获取与该代码块或方法关联的对象的锁,其他试图访问同一对象的线程会被阻塞,直到锁被释放。
在Java中,线程的基本概念包括程序、进程和线程。程序是一组静态代码,进程是程序的执行实例,而线程则是程序执行的最小独立单元,它代表了一个并发执行的任务流。多线程的目的是提高CPU的利用率,通过在同一个应用程序中同时执行多个任务流,实现并行处理。
创建线程通常通过`Thread`类的`run()`方法和`start()`方法实现。`start()`方法会启动一个新的线程,该线程的执行会在`run()`方法中完成,这是线程体。Java虚拟机(JVM)通过线程的生命周期管理,包括新建、就绪、运行和死亡等状态,确保线程间的协作和资源调度。
`Synchronized`配合`wait()`, `notify()`, 和 `notifyAll()` 方法提供了一种高级的线程通信机制。`wait()`使当前线程释放锁,并进入等待状态,直到被其他线程唤醒;`notify()`通知一个等待的线程,使其变为可运行;`notifyAll()`则唤醒所有等待的线程。这些方法在处理线程间的同步和协作时非常有用。
此外,Java还允许设置线程的优先级,通过`Thread.setPriority()`方法调整,但线程调度是由操作系统和JVM决定的,实际执行顺序可能并不完全按照优先级进行。如果线程遇到阻塞,例如通过`sleep()`或互斥锁竞争,它们会被置于阻塞状态,直到条件改变或被中断。
在处理线程时,理解线程的生命周期和状态转换是非常重要的。例如,`start()`调用后线程进入新建状态,然后变为就绪状态,等待CPU调度,一旦被分配资源即进入运行状态。如果线程遇到异常或`join()`方法调用,它将进入死亡状态。理解这些机制有助于编写更高效、安全的多线程程序。
在实践中,线程同步和管理是并发编程的核心,掌握好`Synchronized`及其相关方法能够帮助开发者构建稳定、并发性能优秀的Java应用。