Как работает synchronized

1️⃣ Как кратко ответить

synchronized в Java используется для управления доступом к общим ресурсам в многопоточной среде. Он обеспечивает, что только один поток может выполнять блок кода или метод, помеченный как synchronized, в любой момент времени, предотвращая состояние гонки.

2️⃣ Подробное объяснение темы

В многопоточных приложениях часто возникает необходимость синхронизации доступа к общим ресурсам, чтобы избежать состояния гонки, когда несколько потоков одновременно изменяют данные, что может привести к непредсказуемым результатам. В Java для этого используется ключевое слово synchronized.

Зачем нужен synchronized

synchronized гарантирует, что только один поток может выполнять определенный блок кода или метод в любой момент времени. Это достигается путем блокировки объекта, связанного с этим кодом. Если один поток уже выполняет synchronized метод или блок, другие потоки, которые пытаются выполнить тот же код, будут заблокированы до тех пор, пока первый поток не завершит выполнение и не освободит блокировку.

Как работает synchronized

synchronized может быть применен к методам или блокам кода. Когда метод или блок кода помечен как synchronized, он использует монитор (lock) объекта для управления доступом.

Пример использования synchronized метода

public class Counter {
    private int count = 0;
​
    // synchronized метод
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
​
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

• public synchronized void increment(): Этот метод помечен как synchronized, что означает, что только один поток может выполнять его в любой момент времени. Блокировка происходит на уровне объекта Counter.
• count++: Увеличивает значение переменной count. Благодаря synchronized, гарантируется, что операция инкрементации будет атомарной.

Пример использования synchronized блока

public class Counter {
    private int count = 0;
    private final Object lock = new Object();
​
    public void increment() {
        // synchronized блок
        synchronized (lock) {
            count++;
        }
    }
​
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

• synchronized (lock): Здесь используется отдельный объект lock для синхронизации. Это позволяет более гибко управлять блокировками, например, если нужно синхронизировать только часть метода.
• count++: Операция инкрементации выполняется внутри synchronized блока, что гарантирует атомарность операции.

Где применяется synchronized

synchronized широко используется в многопоточных приложениях, где необходимо обеспечить корректный доступ к общим ресурсам, таким как коллекции, файлы или базы данных. Это особенно важно в серверных приложениях, где множество потоков могут одновременно обрабатывать запросы и изменять общие данные.

Как работает монитор

Каждый объект в Java имеет монитор, который используется для управления доступом к synchronized методам и блокам. Когда поток входит в synchronized метод или блок, он захватывает монитор объекта. Если монитор уже захвачен другим потоком, текущий поток блокируется до тех пор, пока монитор не будет освобожден.

Важные моменты

• synchronized может значительно снизить производительность, если используется неправильно, так как блокирует выполнение других потоков.
• Избегайте синхронизации на объектах, доступных извне класса, чтобы предотвратить непреднамеренные блокировки.
• Используйте synchronized только там, где это действительно необходимо, и старайтесь минимизировать объем кода, который выполняется под блокировкой.