synchronized 关键字如何保证代码块的有序性执行？请解释原因。
参考回答
synchronized 关键字用于保证多线程环境下的代码块或者方法的线程安全性。在并发编程中，多个线程可能会同时访问同一资源，synchronized 关键字通过引入锁机制来保证只有一个线程能够访问被同步的代码块或方法，从而保证线程之间的有序性执行。
具体来说，synchronized 保证了在某个时刻，只有一个线程能执行被 synchronized 修饰的代码块（或方法）。这实现了对共享资源的互斥访问，从而避免了竞态条件和数据不一致的情况。
详细讲解与拓展
1. 锁的基本概念
synchronized 通过锁机制来控制对共享资源的访问。每个对象都有一个与之关联的锁，执行 synchronized 代码块的线程必须先获取到该对象的锁才能执行代码。当其他线程尝试访问同一对象的同步代码块时，它们会被阻塞，直到锁被释放。
- 锁对象：
synchronized锁定的是对象或者类。
- 实例方法：锁住当前实例对象。
- 静态方法：锁住类对象。
- 代码块：锁住指定的对象。
2. 代码块的执行顺序
synchronized 关键字保证了在同一时刻，只能有一个线程访问被同步的代码块。当一个线程执行同步代码块时，其他线程必须等待该线程释放锁后才能执行同步代码块。
示例：
public class SynchronizedExample {
private final Object lock = new Object();
public void synchronizedMethod() {
synchronized (lock) {
// 临界区代码
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行同步代码块");
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SynchronizedExample example = new SynchronizedExample();
Thread t1 = new Thread(() -> example.synchronizedMethod(), "线程1");
Thread t2 = new Thread(() -> example.synchronizedMethod(), "线程2");
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
}
}
输出：
线程1 正在执行同步代码块
线程2 正在执行同步代码块
原理解释：
- 两个线程分别试图访问
synchronized修饰的代码块，但只有一个线程能获得lock对象的锁，并进入临界区。 - 另一个线程会在
lock被释放之前被阻塞，确保了代码块的有序执行。
3. 为什么能保证有序性执行？
- 锁的互斥性：当一个线程进入同步代码块时，它获取了锁，其他线程无法进入该同步代码块。直到当前线程执行完同步代码块并释放锁后，其他线程才有机会获得锁并执行代码。这确保了同一时刻只有一个线程能够执行同步代码块，从而避免了并发冲突和资源访问不一致。
- 锁的排他性：锁是排他的，即同一时刻，只能有一个线程持有锁。其他线程必须等待锁释放才能进入临界区，这实现了线程之间的有序访问。
4. 多线程的执行顺序
即使多个线程竞争同一个 synchronized 代码块，它们也必须依次执行，并且不能并发执行。synchronized 通过确保每个线程按顺序获得锁来保证代码块的有序执行。
- 线程执行的顺序并不完全由
synchronized控制：尽管synchronized能保证线程对同步代码的独占访问，但它并不能完全决定线程的执行顺序。线程的调度依赖于操作系统和 JVM 的线程调度器。 - 线程调度器的作用：线程调度器根据不同的策略（如优先级、时间片等）决定哪个线程在何时运行，
synchronized保证同一时刻只有一个线程执行同步代码，但并不控制哪个线程先执行。
5. 可能的问题和注意事项
- 死锁：如果多个线程之间存在循环依赖锁的情况，可能会导致死锁，进而影响程序的正常执行。因此，在设计多线程同步时，要特别注意锁的获取顺序。
- 性能问题：由于
synchronized会引入锁的竞争和上下文切换，过度使用synchronized会导致性能下降。应尽量缩小同步代码块的范围，只锁住必要的部分。
总结
synchronized 通过锁机制保证了在同一时刻，只有一个线程能够执行同步代码块，确保了多线程环境中的有序执行。它通过对共享资源的互斥访问，避免了竞态条件和数据不一致的问题。然而，在使用 synchronized 时，也需要注意死锁和性能问题，适当控制锁的粒度和范围。