Что такое синхронизация потоков (thread synchronization) в Java?

Синхронизация потоков — это механизм координации доступа нескольких потоков к общим ресурсам (переменным, объектам, файлам) для предотвращения состояний гонки (race condition) и обеспечения согласованности данных.

Без синхронизации параллельные операции чтения/записи могут привести к потере обновлений, чтению некорректных промежуточных состояний или другим недетерминированным ошибкам.

Основные механизмы синхронизации в Java:

1. Ключевое слово synchronized (монитор объекта/класса):

   public class SynchronizedCounter {
       private int count = 0;
   
       // Синхронизированный метод (монитор — this)
       public synchronized void increment() {
           count++; // Операция "чтение-изменение-запись" теперь атомарна
       }
   
       // Синхронизированный блок
       public void decrement() {
           synchronized (this) { // Явное указание монитора
               count--;
           }
       }
   }

2. Блокировки из пакета java.util.concurrent.locks (более гибкие):

   import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
   
   public class LockCounter {
       private int count = 0;
       private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
   
       public void increment() {
           lock.lock(); // Захватываем блокировку
           try {
               count++;
           } finally {
               lock.unlock(); // Всегда освобождаем в finally!
           }
       }
   }

3. Атомарные классы (java.util.concurrent.atomic) для простых операций:

   import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
   
   public class AtomicCounter {
       private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
   
       public void increment() {
           count.incrementAndGet(); // Атомарная операция без явных блокировок
       }
   }

Ключевые концепции:

• Взаимное исключение (Mutual Exclusion): Только один поток может выполнять критическую секцию.
• Видимость (Visibility): Изменения, сделанные одним потоком в синхронизированном блоке, гарантированно видны другому потоку, входящему в синхронизированный блок по тому же монитору (решается через отношение happens-before).

Важно: Синхронизация может приводить к взаимным блокировкам (deadlock) и снижению производительности, поэтому ее следует применять минимально и обдуманно.