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大家好呀！今天我要和大家聊一个非常经典的问题——Java中，监视器（Monitor）是如何做线程同步的？程序应该做哪种级别的同步？ 你也许觉得这只是一个面试题，但它背后其实蕴藏着很多Java多线程编程的精髓和哲学！大家准备好了吗？

先来个“轻松版”的问题引入

想象一下，假如你在一个忙碌的公司工作，每天你和你的同事们都在不断地进行项目开发，大家都有很多重要的任务要做。现在，公司为每个人提供了一个专门的会议室，用来集中讨论项目进展——这些会议室是共享的资源。可是，如果每个人都不注意排队，直接涌进去，结果会怎么样呢？

会议室被占满了，没法有效沟通。

每个人都讲不同的事情，根本没有办法集中精力讨论。

最后，大家都在争夺资源，搞得一团糟。

我们想要的是什么？有序的、互相配合的沟通，大家在会议室里轮流发言，共享资源时避免冲突。这就像我们在编程中，想要在多线程环境下，保证共享资源的安全访问。

什么是线程同步？我们需要它吗？

为了理解这个问题，我们先来聊聊什么是线程同步。在Java中，我们可以通过线程并发地执行多个任务，但是在多个线程共同操作共享资源的时候，如果没有适当的同步控制，可能会出现资源竞争和数据不一致的情况。这时，我们就需要线程同步来保证这些线程能够有序地进行工作。

线程同步的意义

在多线程程序中，我们时常会遇到共享资源（比如共享的对象、文件、数据库等），如果多个线程同时对共享资源进行操作，可能会出现数据破坏、内存泄漏等问题。为了避免这种情况，我们需要通过同步机制，保证某一时刻只有一个线程能访问共享资源，这样就能够避免竞争和冲突。

监视器（Monitor）内部是如何做线程同步的？

在Java中，Monitor（监视器）是线程同步的一个重要概念，它是实现线程安全的核心机制。那么，监视器是如何保证同步的呢？接下来我们来揭开它的神秘面纱！

什么是监视器（Monitor）？

监视器（Monitor）是一种编程结构，它用于确保一个线程在访问共享资源时，对该资源的操作是互斥的。它控制对某个共享资源的访问，确保在任意时刻只有一个线程能够执行进入监视器的代码块，其他线程则需要等待。

在Java中，每个对象都可以作为一个监视器，通常我们通过sychronized关键字来定义一个监视器，并通过它来进行线程同步。

Monitor是如何工作的？

你可能会问：监视器到底是如何工作，如何保证线程同步的呢？

锁定机制： 每个对象都有一个与之关联的锁。当某个线程进入一个同步方法或同步代码块时，它就会获得这个对象的锁。如果该锁已经被其他线程占用，那么当前线程就会被挂起，直到锁可用为止。

线程等待与通知： 监视器还提供了线程之间的协调功能。Java中的wait()和notify()方法正是通过这种机制实现的。线程在监视器上等待时，可以调用wait()，一旦有线程调用notify()或notifyAll()，等待中的线程会被唤醒，重新竞争锁。

同步方法和同步代码块： Java提供了两种方式来实现线程同步：

同步方法：通过sychronized修饰符修饰方法，表示该方法在同一时刻只能被一个线程执行。

同步代码块：通过sychronized修饰符修饰代码块，指定一个对象锁，只有获得该对象锁的线程才能执行代码块中的内容。

举个例子：代码解析

来，我们通过一个简单的例子来看看监视器是如何工作的：

代码分析：

我们定义了一个Counter类，它有一个count字段，并提供了increment()和getCount()方法。

increment()方法是同步的，意味着在同一时刻，只有一个线程可以执行它。这样就保证了count字段在多线程环境下的安全访问。

我们创建了两个线程，分别调用increment()方法，模拟了并发操作。

通过sychronized修饰符，Java确保了对count变量的操作是线程安全的。每次只有一个线程能够进入同步方法，从而避免了数据冲突。

程序应该做哪种级别的同步？

现在我们已经知道了Monitor内部是如何做线程同步的，那么在实际的应用中，我们应该如何选择合适的同步方式呢？

1. 同步方法：简单直接，但效率较低

使用同步方法最简单，可以直接在方法签名上加上sychronized关键字。这种方式可以保证方法体内的所有操作都是线程安全的。

缺点是可能导致效率较低，因为每次进入同步方法时，线程必须获取对象锁，这会造成一定的性能损耗。

2. 同步代码块：粒度控制更细，效率较高

如果一个方法中只有一部分代码需要同步，使用同步代码块是一个不错的选择。通过这种方式，我们可以控制哪些代码需要加锁，哪些代码不需要加锁，从而提高效率。

比如，你只需要在访问共享资源的时候加锁，而其他不需要共享的代码就不加锁，避免了不必要的性能开销。

3. 读写锁：提高并发性

如果程序中有大量的读取操作，而写操作比较少，那么可以考虑使用读写锁（ReadWriteLock）。在读操作较多的情况下，读锁可以允许多个线程同时访问共享资源，而写锁会互斥，保证写操作的线程安全。

读写锁通常使用ReentrantReadWriteLock来实现。

4. 原子操作：最小化同步

对于一些简单的操作，比如自增、自减等，我们可以使用原子操作（如AtomicInteger）来避免加锁。原子操作能够在底层利用硬件提供的原子性指令来保证操作的线程安全，通常效率更高。

结语

今天我们聊了Java中的线程同步，特别是通过监视器（Monitor）来实现同步控制的原理和方法。通过一些简单的代码示例，我们了解了如何通过sychronized关键字来保证线程安全，如何使用不同级别的同步方法来提高程序效率。

最后的总结：

线程同步可以帮助我们避免多线程中的数据竞争和不一致问题。

在实际编程中，选择合适的同步策略非常重要，过度同步会影响程序性能，过少同步则可能导致错误。

最重要的是，理解线程同步的机制，选择最合适的同步方法，这对于我们编写高效、安全的多线程程序至关重要。

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