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安卓中synchronized 关键字 的作用和介绍

      在Java中,synchronized 关键字用于控制多线程环境下对方法或代码块的访问,确保在同一时刻只有一个线程可以执行该方法或代码块。当你在方法声明中使用 synchronized 关键字,这意味着任何线程在调用该方法之前必须获得该方法所属对象的锁。这通常用于保护共享资源的一致性,防止因多线程同时修改同一数据而导致的数据不一致或竞态条件。

在Java中,synchronized关键字是用来控制多个线程访问共享资源的一种机制,确保在同一时刻只有一个线程可以执行特定段代码。这主要是用来解决多线程环境下的线程安全问题。使用synchronized可以在两个层面上同步线程的行为:方法代码块

作用

如何使用

同步方法

可以将整个方法声明为同步的,这样的方法在执行时会锁定调用该方法的对象(如果是static方法,则锁定类的Class对象)。

注意事项

  1. 互斥锁(Mutual Exclusion):

    synchronized关键字的核心功能是实现互斥,即在同一时间只允许一个线程执行某个方法或代码块。这可以防止多个线程在执行它们的操作时相互干扰,保证数据的一致性和完整性。
  2. 内存可见性

    synchronized还可以确保线程进入同步代码前刷新其工作内存,退出时将工作内存的变更写回主存,这意味着在同步代码中的变量更新对其他线程是可见的,保证了变量的内存可见性。
  3. 使用场景

    synchronized常用于以下几种场景:1)当多个线程需要访问同一资源,如文件、数据库连接或共享数据时。2)在实现生产者-消费者问题、读写操作和初始化需求时。3)需要对执行的操作进行排队,保证它们按顺序(串行)执行。

  4. 死锁:当两个或更多的线程在等待对方持有的锁时,就会发生死锁,这可能导致程序挂起。使用`synchronized时,需要谨慎设计锁的获取和释放逻辑,避免死锁情况的发生。
  5. 性能问题:过度使用synchronized可能导致程序执行效率下降。因为同步操作需要花费额外的时间来获取和释放锁,特别是当锁定对象频繁变动或者多个线程竞争同一锁时,可能会导致线程阻塞和上下文切换,增加系统负载。
  6. 锁粒度:在使用synchronized时应尽量减小锁的粒度,即尽量在代码块中使用,锁定必要的部分,这样可以减少锁的竞争,提高应用性能。
  7. 锁升级:在JVM中,锁有几个级别的优化,如偏向锁、轻量级锁和重量级锁。JVM会根据竞争情况自动升级或降级锁的状态,以提高锁的处理效率。

    使用synchronized的替代方案

    随着Java并发API的发展,出现了一些更高级的同步工具,这些工具提供了更细粒度的控制,以及额外的功能,可以在多种场景下使用,比如:

  8. ReentrantLock

    • 一个可重入的互斥锁,它具有与synchronized相似的基本行为和语义,但它比synchronized更灵活,提供了更丰富的功能,如尝试非阻塞地获取锁、尝试超时获取锁、公平锁等。
    • 示例代码:
    • ReadWriteLock

      一个读写锁允许多个线程同时读共享数据,而写操作则需要独占访问。示例代码Atomic Variables
    • 利用CAS(compare-and-swap)机制提供了非阻塞的同步机制,适用于数值计算和状态更新,无需使用传统的锁。
    • 示例代码:
    • Concurrent Collections

      • Java提供了多种线程安全的集合类型,如ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList等,这些集合内部实现了更细粒度的同步机制。
    • 通过这些工具,开发者可以根据具体场景选择最合适的同步策略,以优化性能并减少锁竞争带来的开销。

    • 实例说明:private synchronized void updateBatteryValue(boolean isChargeInState, int batteryLevel) {   加上同步关键字

    • 在Java中,synchronized 关键字用于控制多线程环境下对方法或代码块的访问,确保在同一时刻只有一个线程可以执行该方法或代码块。当你在方法声明中使用 synchronized 关键字,这意味着任何线程在调用该方法之前必须获得该方法所属对象的锁。这通常用于保护共享资源的一致性,防止因多线程同时修改同一数据而导致的数据不一致或竞态条件。

      使用 synchronized 的目的
      在updateBatteryValue方法中加上private synchronized的目的可能是因为:

      1.保护共享变量:如果有多个线程可能同时修改影响电量显示或处理的变量(如mLowBatteryState、mBatteryLevel等),使用synchronized可以确保这些变量的读写操作是原子的,从而避免数据冲突或不一致。

      2.确保操作的原子性:当方法中涉及到多步操作,且这些操作需要作为一个整体来执行时,synchronized保证了这一系列操作不会被其他线程中断或干扰。例如,检查电量值、更新状态、发送命令和显示对话框,这些操作在执行过程中状态不应被其他线程修改。

      3.线程间的可见性:使用synchronized还可以确保进入同步方法或块的每个线程都能看到由同一个锁保护的前一个线程所做的写入。这意味着当一个线程更新了电量或状态信息后,这些更新对随后进入同步块的其他线程是可见的。

      示例说明:
      在Android设备的应用中,电量信息的更新可能涉及到UI更新和一些关键状态的改变,特别是当应用需要根据电量信息来决定是否显示警告或进行其他操作时。如果这些操作在没有适当同步的情况下由多个线程并发执行,可能会导致执行逻辑的混乱或状态不一致,例如:

      多个线程可能尝试同时显示或关闭低电量对话框。
      电量值可能在一个线程读取状态之后、更新状态之前被另一个线程修改,导致基于旧状态做出错误决策。
      因此,在这种情况下使用synchronized可以帮助维护状态的正确性和逻辑的一致性。这对于保证应用的稳定性和可靠性是非常关键的。

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