面试题：Java多线程之线程同步问题

Question

在Java多线程编程中，假设有多个线程同时访问和修改一个共享资源，可能会出现数据不一致的问题。请阐述synchronized关键字如何解决这种线程同步问题，并举例说明如何在代码中使用它来确保共享资源的安全访问。

Answer 1

1. synchronized关键字解决线程同步问题的原理

• synchronized关键字通过互斥锁机制来解决线程同步问题。当一个线程进入被synchronized修饰的代码块或方法时，它会获取对应的锁。其他线程在尝试进入相同的被synchronized修饰的代码块或方法时，会发现锁已被占用，从而进入等待状态，直到持有锁的线程释放锁。这样就保证了同一时间只有一个线程能够访问共享资源，避免了数据不一致的问题。

2. 代码示例

示例一：同步方法

public class SynchronizedExample {
    private static int sharedResource = 0;

    // 同步方法
    public synchronized static void increment() {
        sharedResource++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread[] threads = new Thread[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    increment();
                }
            });
            threads[i].start();
        }

        for (Thread thread : threads) {
            try {
                thread.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.println("Final value of sharedResource: " + sharedResource);
    }
}

在上述代码中，increment方法被synchronized修饰，这意味着每次只有一个线程能够执行该方法，从而确保了对sharedResource的安全访问。

示例二：同步代码块

public class SynchronizedBlockExample {
    private static int sharedResource = 0;
    private static final Object lock = new Object();

    public static void increment() {
        synchronized (lock) {
            sharedResource++;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread[] threads = new Thread[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    increment();
                }
            });
            threads[i].start();
        }

        for (Thread thread : threads) {
            try {
                thread.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.println("Final value of sharedResource: " + sharedResource);
    }
}

在此示例中，使用synchronized块并指定了一个锁对象lock。所有线程在执行increment方法中的synchronized块时，都需要获取lock对象的锁，以此实现对sharedResource的同步访问。