一. 线程安全问题在单线程中不会出现线程安全问题，而在多线程编程中，有可能会出现同时访问同一个 共享、可变资源 的情况，这种资源可以是：一个变量、一个对象、一个文件等。特别注意两点，
共享： 意味着该资源可以由多个线程同时访问；
可变： 意味着该资源可以在其生命周期内被修改。所以，当多个线程同时访问这种资源的时候，就会存在一个问题：由于每个线程执行的过程是不可控的，所以需要采用同步机制来协同对对象可变状态的访问。
举个 数据脏读 的例子：
//资源类 class publicvar { public string username = "a"; public string password = "aa"; //同步实例方法 public synchronized void setvalue(string username, string password) { try { this.username = username; thread.sleep(5000); this.password = password; system.out.println("method=setvalue " +"\t" + "threadname=" + thread.currentthread().getname() + "\t" + "username=" + username + ", password=" + password); } catch (interruptedexception e) { e.printstacktrace(); } } //非同步实例方法 public void getvalue() { system.out.println("method=getvalue " + "\t" + "threadname=" + thread.currentthread().getname()+ "\t" + " username=" + username + ", password=" + password); } } //线程类 class threada extends thread { private publicvar publicvar; public threada(publicvar publicvar) { super(); this.publicvar = publicvar; } @override public void run() { super.run(); publicvar.setvalue("b", "bb"); } } //测试类 public class test { public static void main(string[] args) { try { //临界资源 publicvar publicvarref = new publicvar(); //创建并启动线程 threada thread = new threada(publicvarref); thread.start(); thread.sleep(200);// 打印结果受此值大小影响 //在主线程中调用 publicvarref.getvalue(); } catch (interruptedexception e) { e.printstacktrace(); } } }/* output ( 数据交叉 ): method=getvalue threadname=main username=b, password=aa method=setvalue threadname=thread-0 username=b, password=bb *///:~
由程序输出可知，虽然在写操作进行了同步，但在读操作上仍然有可能出现一些意想不到的情况，例如上面所示的 脏读。发生 脏读 的情况是在执行读操作时，相应的数据已被其他线程 部分修改 过，导致 数据交叉 的现象产生。
这其实就是一个线程安全问题，即多个线程同时访问一个资源时，会导致程序运行结果并不是想看到的结果。这里面，这个资源被称为：临界资源。也就是说，当多个线程同时访问临界资源（一个对象，对象中的属性，一个文件，一个数据库等）时，就可能会产生线程安全问题。
不过，当多个线程执行一个方法时，该方法内部的局部变量并不是临界资源，因为这些局部变量是在每个线程的私有栈中，因此不具有共享性，不会导致线程安全问题。
二. 如何解决线程安全问题实际上，所有的并发模式在解决线程安全问题时，采用的方案都是 序列化访问临界资源 。即在同一时刻，只能有一个线程访问临界资源，也称作 同步互斥访问。换句话说，就是在访问临界资源的代码前面加上一个锁，当访问完临界资源后释放锁，让其他线程继续访问。
在 java 中，提供了两种方式来实现同步互斥访问：synchronized 和 lock。本文主要讲述 synchronized 的使用方法，lock 的使用方法我的另一篇博文《java 并发：lock 框架详解》中阐述。
三. synchronized 同步方法或者同步块在了解 synchronized 关键字的使用方法之前，我们先来看一个概念：互斥锁，即 能到达到互斥访问目的的锁。举个简单的例子，如果对临界资源加上互斥锁，当一个线程在访问该临界资源时，其他线程便只能等待。
在 java 中，可以使用 synchronized 关键字来标记一个方法或者代码块，当某个线程调用该对象的synchronized方法或者访问synchronized代码块时，这个线程便获得了该对象的锁，其他线程暂时无法访问这个方法，只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕，这个线程才会释放该对象的锁，其他线程才能执行这个方法或者代码块。
下面这段代码中两个线程分别调用insertdata对象插入数据：
1) synchronized方法
public class test { public static void main(string[] args) { final insertdata insertdata = new insertdata(); // 启动线程 1 new thread() { public void run() { insertdata.insert(thread.currentthread()); }; }.start(); // 启动线程 2 new thread() { public void run() { insertdata.insert(thread.currentthread()); }; }.start(); } } class insertdata { // 共享、可变资源 private arraylist<integer> arraylist = new arraylist<integer>(); //对共享可变资源的访问 public void insert(thread thread){ for(int i=0;i<5;i++){ system.out.println(thread.getname()+"在插入数据"+i); arraylist.add(i); } } }/* output: thread-0在插入数据0 thread-1在插入数据0 thread-0在插入数据1 thread-0在插入数据2 thread-1在插入数据1 thread-1在插入数据2 *///:~
根据运行结果就可以看出，这两个线程在同时执行insert()方法。而如果在insert()方法前面加上关键字synchronized 的话，运行结果为：
class insertdata { private arraylist<integer> arraylist = new arraylist<integer>(); public synchronized void insert(thread thread){ for(int i=0;i<5;i++){ system.out.println(thread.getname()+"在插入数据"+i); arraylist.add(i); } } }/* output: thread-0在插入数据0 thread-0在插入数据1 thread-0在插入数据2 thread-1在插入数据0 thread-1在插入数据1 thread-1在插入数据2 *///:~
从以上输出结果可以看出，thread-1 插入数据是等 thread-0 插入完数据之后才进行的。说明 thread-0 和 thread-1 是顺序执行 insert() 方法的。这就是 synchronized 关键字对方法的作用。
不过需要注意以下三点：
1）当一个线程正在访问一个对象的 synchronized 方法，那么其他线程不能访问该对象的其他 synchronized 方法。这个原因很简单，因为一个对象只有一把锁，当一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程无法获取该对象的锁，所以无法访问该对象的其他synchronized方法。
2）当一个线程正在访问一个对象的 synchronized 方法，那么其他线程能访问该对象的非 synchronized 方法。这个原因很简单，访问非 synchronized 方法不需要获得该对象的锁，假如一个方法没用 synchronized 关键字修饰，说明它不会使用到临界资源，那么其他线程是可以访问这个方法的，
3）如果一个线程 a 需要访问对象 object1 的 synchronized 方法 fun1，另外一个线程 b 需要访问对象 object2 的 synchronized 方法 fun1，即使 object1 和 object2 是同一类型），也不会产生线程安全问题，因为他们访问的是不同的对象，所以不存在互斥问题。
2) synchronized 同步块
synchronized 代码块类似于以下这种形式：
synchronized (lock){ //访问共享可变资源 ... }
当在某个线程中执行这段代码块，该线程会获取对象lock的锁，从而使得其他线程无法同时访问该代码块。其中，lock 可以是 this，代表获取当前对象的锁，也可以是类中的一个属性，代表获取该属性的锁。特别地， 实例同步方法 与 synchronized(this)同步块 是互斥的，因为它们锁的是同一个对象。但与 synchronized(非this)同步块 是异步的，因为它们锁的是不同对象。
比如上面的insert()方法可以改成以下两种形式：
// this 监视器 class insertdata { private arraylist<integer> arraylist = new arraylist<integer>(); public void insert(thread thread){ synchronized (this) { for(int i=0;i<100;i++){ system.out.println(thread.getname()+"在插入数据"+i); arraylist.add(i); } } } } // 对象监视器 class insertdata { private arraylist<integer> arraylist = new arraylist<integer>(); private object object = new object(); public void insert(thread thread){ synchronized (object) { for(int i=0;i<100;i++){ system.out.println(thread.getname()+"在插入数据"+i); arraylist.add(i); } } } }
从上面代码可以看出，synchronized代码块 比 synchronized方法 的粒度更细一些，使用起来也灵活得多。因为也许一个方法中只有一部分代码只需要同步，如果此时对整个方法用synchronized进行同步，会影响程序执行效率。而使用synchronized代码块就可以避免这个问题，synchronized代码块可以实现只对需要同步的地方进行同步。
3) class 对象锁
特别地，每个类也会有一个锁，静态的 synchronized方法 就是以class对象作为锁。另外，它可以用来控制对 static 数据成员 （static 数据成员不专属于任何一个对象，是类成员） 的并发访问。并且，如果一个线程执行一个对象的非static synchronized 方法，另外一个线程需要执行这个对象所属类的 static synchronized 方法，也不会发生互斥现象。因为访问 static synchronized 方法占用的是类锁，而访问非 static synchronized 方法占用的是对象锁，所以不存在互斥现象。例如，
public class test { public static void main(string[] args) { final insertdata insertdata = new insertdata(); new thread(){ @override public void run() { insertdata.insert(); } }.start(); new thread(){ @override public void run() { insertdata.insert1(); } }.start(); } } class insertdata { // 非 static synchronized 方法 public synchronized void insert(){ system.out.println("执行insert"); try { thread.sleep(5000); } catch (interruptedexception e) { e.printstacktrace(); } system.out.println("执行insert完毕"); } // static synchronized 方法 public synchronized static void insert1() { system.out.println("执行insert1"); system.out.println("执行insert1完毕"); } }/* output: 执行insert 执行insert1 执行insert1完毕 执行insert完毕 *///:~
根据执行结果，我们可以看到第一个线程里面执行的是insert方法，不会导致第二个线程执行insert1方法发生阻塞现象。下面，我们看一下 synchronized 关键字到底做了什么事情，我们来反编译它的字节码看一下，下面这段代码反编译后的字节码为：
public class insertdata { private object object = new object(); public void insert(thread thread){ synchronized (object) {} } public synchronized void insert1(thread thread){} public void insert2(thread thread){} }
从反编译获得的字节码可以看出，synchronized 代码块实际上多了 monitorenter 和 monitorexit 两条指令。 monitorenter指令执行时会让对象的锁计数加1，而monitorexit指令执行时会让对象的锁计数减1，其实这个与操作系统里面的pv操作很像，操作系统里面的pv操作就是用来控制多个进程对临界资源的访问。对于synchronized方法，执行中的线程识别该方法的 method_info 结构是否有 acc_synchronized 标记设置，然后它自动获取对象的锁，调用方法，最后释放锁。如果有异常发生，线程自动释放锁。
有一点要注意：对于 synchronized方法 或者 synchronized代码块，当出现异常时，jvm会自动释放当前线程占用的锁，因此不会由于异常导致出现死锁现象。
四. 可重入性一般地，当某个线程请求一个由其他线程持有的锁时，发出请求的线程就会阻塞。然而，由于 java 的内置锁是可重入的，因此如果某个线程试图获得一个已经由它自己持有的锁时，那么这个请求就会成功。可重入锁最大的作用是避免死锁。例如：
public class test implements runnable { // 可重入锁测试 public synchronized void get() { system.out.println(thread.currentthread().getname()); set(); } public synchronized void set() { system.out.println(thread.currentthread().getname()); } @override public void run() { get(); } public static void main(string[] args) { test test = new test(); new thread(test,"thread-0").start(); new thread(test,"thread-1").start(); new thread(test,"thread-2").start(); } }/* output: thread-1 thread-1 thread-2 thread-2 thread-0 thread-0 *///:~
五. 注意事项1). 内置锁与字符串常量
由于字符串常量池的原因，在大多数情况下，同步synchronized代码块 都不使用 string 作为锁对象，而改用其他，比如 new object() 实例化一个 object 对象，因为它并不会被放入缓存中。看下面的例子：
//资源类 class service { public void print(string stringparam) { try { synchronized (stringparam) { while (true) { system.out.println(thread.currentthread().getname()); thread.sleep(1000); } } } catch (interruptedexception e) { e.printstacktrace(); } } } //线程a class threada extends thread { private service service; public threada(service service) { super(); this.service = service; } @override public void run() { service.print("aa"); } } //线程b class threadb extends thread { private service service; public threadb(service service) { super(); this.service = service; } @override public void run() { service.print("aa"); } } //测试 public class run { public static void main(string[] args) { //临界资源 service service = new service(); //创建并启动线程a threada a = new threada(service); a.setname("a"); a.start(); //创建并启动线程b threadb b = new threadb(service); b.setname("b"); b.start(); } }/* output (死锁): a a a a ... *///:~
出现上述结果就是因为 string 类型的参数都是 “aa”，两个线程持有相同的锁，所以 线程b 始终得不到执行，造成死锁。进一步地，所谓死锁是指：
不同的线程都在等待根本不可能被释放的锁，从而导致所有的任务都无法继续完成。
b). 锁的是对象而非引用
在将任何数据类型作为同步锁时，需要注意的是，是否有多个线程将同时去竞争该锁对象：
1).若它们将同时竞争同一把锁，则这些线程之间就是同步的；
2).否则，这些线程之间就是异步的。
看下面的例子：
//资源类 class myservice { private string lock = "123"; public void testmethod() { try { synchronized (lock) { system.out.println(thread.currentthread().getname() + " begin " + system.currenttimemillis()); lock = "456"; thread.sleep(2000); system.out.println(thread.currentthread().getname() + " end " + system.currenttimemillis()); } } catch (interruptedexception e) { e.printstacktrace(); } } } //线程b class threadb extends thread { private myservice service; public threadb(myservice service) { super(); this.service = service; } @override public void run() { service.testmethod(); } } //线程a class threada extends thread { private myservice service; public threada(myservice service) { super(); this.service = service; } @override public void run() { service.testmethod(); } } //测试 public class run1 { public static void main(string[] args) throws interruptedexception { //临界资源 myservice service = new myservice(); //线程a threada a = new threada(service); a.setname("a"); //线程b threadb b = new threadb(service); b.setname("b"); a.start(); thread.sleep(50);// 存在50毫秒 b.start(); } }/* output(循环): a begin 1484319778766 b begin 1484319778815 a end 1484319780766 b end 1484319780815 *///:~
由上述结果可知，线程 a、b 是异步的。因为50毫秒过后， 线程b 取得的锁对象是 “456”，而 线程a 依然持有的锁对象是 “123”。所以，这两个线程是异步的。若将上述语句 “thread.sleep(50);” 注释，则有：
//测试 public class run1 { public static void main(string[] args) throws interruptedexception { //临界资源 myservice service = new myservice(); //线程a threada a = new threada(service); a.setname("a"); //线程b threadb b = new threadb(service); b.setname("b"); a.start(); // thread.sleep(50);// 存在50毫秒 b.start(); } }/* output(循环): b begin 1484319952017 b end 1484319954018 a begin 1484319954018 a end 1484319956019 *///:~
由上述结果可知，线程 a、b 是同步的。因为线程 a、b 竞争的是同一个锁“123”，虽然先获得运行的线程将 lock 指向了 对象“456”，但结果还是同步的。因为线程 a 和 b 共同争抢的锁对象是“123”，也就是说，锁的是对象而非引用。
六. 总结用一句话来说，synchronized 内置锁 是一种 对象锁 (锁的是对象而非引用)， 作用粒度是对象 ，可以用来实现对 临界资源的同步互斥访问 ，是 可重入 的。特别地，对于 临界资源 有：
若该资源是静态的，即被 static 关键字修饰，那么访问它的方法必须是同步且是静态的，synchronized 块必须是 class锁；
若该资源是非静态的，即没有被 static 关键字修饰，那么访问它的方法必须是同步的，synchronized 块是实例对象锁；
实质上，关键字synchronized 主要包含两个特征：
互斥性：保证在同一时刻，只有一个线程可以执行某一个方法或某一个代码块；
可见性：保证线程工作内存中的变量与公共内存中的变量同步，使多线程读取共享变量时可以获得最新值的使用。
以上就是java并发开发-内置锁synchronized的示例代码的详细内容。