请阐述Java中的synchronized关键字如何保证线程安全，并举例说明其使用？

Question

请阐述Java中的synchronized关键字如何保证线程安全，并举例说明其使用。

Answer 1

在Java中，synchronized关键字是用于控制多个线程对共享资源的访问，从而确保线程安全的重要工具。当一个线程进入一个对象的synchronized方法或代码块时，它首先会尝试获取该对象的监视器锁。如果该锁已经被其他线程持有，则该线程会被阻塞，直到锁被释放。这样，就可以确保同一时间只有一个线程能够执行某个特定代码块，从而避免了多线程环境下的数据不一致问题。

synchronized关键字可以在以下两种情况下使用：

同步方法：将整个方法声明为synchronized。当一个线程访问一个对象的某个synchronized方法时，其他线程不能访问该对象的任何其他synchronized方法。

java
public class SynchronizedMethodExample {  
    public synchronized void method1() {  
        // ... 执行某些操作 ...  
    }  
  
    public synchronized void method2() {  
        // ... 执行其他操作 ...  
    }  
}
同步代码块：只将需要同步的代码部分用synchronized块包围起来。这允许更细粒度的控制，只锁定必要的代码部分，而不是整个方法。

java
public class SynchronizedBlockExample {  
    private Object lock = new Object();  
  
    public void method() {  
        synchronized(lock) {  
            // ... 执行需要同步的操作 ...  
        }  
  
        // ... 执行其他不需要同步的操作 ...  
    }  
}
在以上例子中，lock对象被用作同步的锁。当一个线程进入synchronized(lock)块时，它会尝试获取lock对象的监视器锁。如果锁已经被其他线程持有，则该线程会被阻塞，直到锁被释放。

请注意，过度使用synchronized关键字可能导致性能问题，因为线程在尝试获取锁时可能会被阻塞。因此，应该谨慎使用，只在必要时才使用它。此外，Java也提供了其他并发控制工具，如ReentrantLock、Semaphore等，这些工具提供了更灵活和强大的并发控制功能。

最后，值得注意的是，synchronized关键字只能保证单个JVM实例中的线程安全。如果你需要在分布式环境中实现线程安全，你可能需要使用其他工具或技术，如数据库锁、分布式锁等。