什么是Java中的线程同步？

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Java线程同步深度解析 （结合2025年大厂面试高频考点与最新技术趋势）

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核心定义与必要性 线程同步（Thread Synchronization）： 在多线程环境下，通过特定机制确保多个线程对共享资源的有序访问，防止因并发操作导致的数据不一致、竞态条件（Race Condition）等问题。

必要性示例：

// 典型线程不安全场景：银行账户扣款 public class Account { private int balance = 1000; public void withdraw(int amount) { if (balance >= amount) { balance -= amount; // 此处可能被多个线程同时打断 } } }

若两个线程同时执行withdraw(600)，最终余额可能为负数（如线程1读取balance=1000后未扣款时被中断，线程2同样读取1000并完成扣款）。

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同步机制分类与实现 (1) 内置锁（synchronized）

方法级锁：

public synchronized void withdraw(int amount) { ... }

锁对象为当前实例（或Class对象，若为静态方法）。

代码块锁：

public void withdraw(int amount) { synchronized(this) { ... } // 显式指定锁对象 }

(2) Lock接口（显式锁）

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void withdraw(int amount) { lock.lock(); try { if (balance >= amount) balance -= amount; } finally { lock.unlock(); // 确保释放锁 } }

优势：

支持公平锁（Fairness Policy）可中断等待（lockInterruptibly()）超时获取锁（tryLock(long time, TimeUnit unit)）

(3) volatile变量

特性：保证可见性（Visibility）和禁止指令重排序，但不保证原子性。适用场景：单线程写、多线程读的标志位控制。private volatile boolean isRunning = true;

(4) 原子类（java.util.concurrent.atomic）

原理：基于CAS（Compare-And-Swap）实现无锁并发。示例：private AtomicInteger balance = new AtomicInteger(1000); public void withdraw(int amount) { balance.getAndUpdate(current -> current >= amount ? current - amount : current); }

(5) 并发容器与工具

Collections.synchronizedXXX：线程安全集合（粗粒度锁）ConcurrentHashMap：分段锁（JDK8后改为CAS+synchronized优化）CountDownLatch/CyclicBarrier：线程协作同步

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同步机制选择策略（2025大厂实践） | 场景 | 推荐方案 | 理由 | |-------------------------|---------------------------------------|-------------------------------------------| | 高竞争环境 | ReentrantLock + Condition队列 | 细粒度控制，避免线程饥饿 | | 简单计数器 | AtomicLong/AtomicInteger | 无锁化，性能优于synchronized | | 读多写少 | ReadWriteLock | 读写分离，提升吞吐量 | | 分布式环境 | Redis分布式锁（Redisson实现） | 跨JVM同步（补充Java内置锁的局限性） |

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高频面试追问与应答技巧 追问1：synchronized和ReentrantLock的区别？ 标准答案： ① 锁获取方式（内置语法 vs 显式API） ② 功能扩展性（不可中断 vs 支持tryLock） ③ 性能差异（JDK6后synchronized优化后差距缩小） ④ 锁实现（对象监视器 vs AQS队列）

追问2：什么是CAS？它的ABA问题如何解决？

应答要点： CAS原理：Unsafe pareAndSwapInt()底层实现ABA问题：通过版本号（AtomicStampedReference）解决

追问3：如何检测和避免死锁？

解决方案： ① 使用jstack或VisualVM分析线程栈 ② 统一锁获取顺序 ③ 设置超时（tryLock）

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最新技术趋势补充 协程（Loom项目）：Java 21+虚拟线程（Virtual Threads）对同步机制的影响无锁编程（Disruptor框架）：环形缓冲区在高并发场景的应用内存一致性模型（JEP 423）：Java 18对内存屏障的优化

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总结：面试官评估维度

原理深度：能否解释synchronized的锁升级过程（偏向锁→轻量级锁→重量级锁）实战经验：是否遇到过线程安全导致的线上事故及修复方案技术视野：对无锁编程、分布式锁等扩展方案的了解 // 附加代码：锁升级观察（通过-XX:+PrintFlagsFinal查看） Object lock = new Object(); synchronized(lock) { // 首次进入：偏向锁 // 竞争加剧：膨胀为轻量级锁（自旋） // 持续竞争：最终升级为重量级锁（OS互斥量） }