整理好了！2024年最常见 20 道并发编程面试题（十）

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十九、什么是synchronized关键字以及它如何工作？

synchronized关键字在Java中是一个非常重要的同步机制，用于控制对共享资源的并发访问，以确保线程安全。以下是synchronized关键字的详细解释和工作原理：

synchronized关键字可以用于方法或代码块上，以实现以下功能：

锁的概念：synchronized关键字背后的核心是锁的概念。当一个线程访问一个对象的synchronized方法或代码块时，它会首先尝试获取该对象的锁。如果锁已经被其他线程持有，当前线程将被阻塞，直到锁被释放。
锁的获取：如果一个对象没有被锁定，那么访问该对象的synchronized方法或代码块的线程将获得锁，并继续执行。如果对象已经被锁定，其他线程将等待直到锁被释放。
锁的释放：当线程执行完synchronized方法或代码块后，它会自动释放锁，允许其他线程获取该锁。
锁的范围：
- 对于同步方法，锁是当前实例对象（如果方法是非静态的）或类对象（如果方法是静态的）。
- 对于同步代码块，锁是指定的对象，即synchronized(this)或synchronized(someObject)中的this或someObject。
重入性：synchronized关键字支持重入性，即同一个线程可以多次获取同一个对象的锁，而不会阻塞。

synchronized关键字是Java中实现线程同步的一种机制，通过锁定对象来确保共享资源的互斥访问。正确使用synchronized可以解决多线程环境中的线程安全问题，但需要注意性能和死锁问题。在某些情况下，可能需要考虑使用其他并发工具来提高性能和灵活性。

乐观锁和悲观锁是两种不同的并发控制机制，用于处理多线程环境中对共享资源的访问。它们的主要区别在于对冲突发生可能性的假设和处理方式。

悲观锁基于一种悲观的假设，即认为冲突很可能发生，因此需要在访问共享资源时采取预防措施。以下是悲观锁的关键特点：

锁定机制：悲观锁通常通过数据库锁或编程语言中的同步机制（如Java的synchronized）实现。它在访问资源前先加锁，确保在访问期间资源不会被其他线程修改。
适用场景：当资源冲突的可能性很高时，使用悲观锁较为合适。例如，在高竞争环境下，多个线程频繁地读写同一数据。
性能影响：悲观锁可能导致线程阻塞和等待，从而影响性能。特别是在高并发情况下，锁的争用可能导致性能瓶颈。
死锁风险：使用悲观锁时，如果不当处理，可能会产生死锁。

乐观锁基于一种乐观的假设，即认为冲突不太可能发生，或者即使发生，也可以通过其他方式解决。以下是乐观锁的关键特点：

无锁机制：乐观锁通常不使用实际的锁机制。它依赖于数据版本控制或时间戳来确保在读取数据后到实际写入数据这段时间内数据未被其他线程修改。
适用场景：当资源冲突的可能性较低，或者系统更倾向于高并发性能时，使用乐观锁较为合适。例如，在低竞争环境下，或者数据更新操作不频繁的场景。
实现方式：乐观锁可以通过多种方式实现，如：
- 版本号（Version Number）：在数据表中增加一个版本号字段，每次更新数据时检查版本号是否一致，如果不一致则放弃更新并重试。
- 时间戳（Timestamp）：使用时间戳来记录数据最后更新的时间，更新时检查当前时间戳是否比数据库中的旧时间戳新。
性能优势：乐观锁通常可以提供更好的性能，因为它允许多个线程同时访问资源，只有在实际写入时才检查是否有冲突。
冲突处理：如果检测到冲突（例如，版本号不一致），乐观锁的策略通常是重试操作或回滚事务。