Что означает ключевое слово synchronized в Java? Объясните простыми словами с примерами

Что такое synchronized и зачем он нужен?

Ключевое слово synchronized в Java решает проблему состояния гонки (race condition). Когда несколько потоков одновременно читают и изменяют одну и ту же переменную, результат становится непредсказуемым. В вашем примере операция count++ на самом деле состоит из трёх шагов: 1) чтение значения count, 2) увеличение на 1, 3) запись обратно. Если два потока выполняют эти шаги одновременно, они могут прочитать одно и то же значение, увеличить его и записать — в итоге одно приращение теряется.

synchronized гарантирует, что только один поток может выполнять помеченный блок или метод в данный момент времени. Остальные потоки будут ждать своей очереди. Это называется взаимным исключением (mutual exclusion). Кроме того, synchronized обеспечивает видимость изменений: после выхода из синхронизированного блока все изменения, сделанные потоком, становятся видны другим потокам.

Как исправить ваш пример?

Самый простой способ — сделать метод increment() синхронизированным. Для этого добавьте ключевое слово synchronized перед объявлением метода:

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

Теперь, когда один поток вызывает increment(), другой поток будет ждать, пока первый не завершит выполнение метода. Это гарантирует, что операция count++ выполняется атомарно (неделимо). Результат станет стабильно равен 2000.

Другие способы синхронизации

Вы также можете синхронизировать не весь метод, а только критическую секцию с помощью блока synchronized. Это бывает полезно, когда метод большой, а синхронизировать нужно только часть:

public void increment() {
    // какой-то несинхронизированный код
    synchronized (this) {
        count++;
    }
}

Здесь this — это объект, на котором происходит синхронизация (так называемый монитор). Можно использовать любой объект, но обычно используют this или отдельный объект-замок:

private final Object lock = new Object();

public void increment() {
    synchronized (lock) {
        count++;
    }
}

Важные моменты

• Не злоупотребляйте: Синхронизация замедляет программу, так как потоки простаивают в очереди.
• Deadlock: Если два потока держат блокировки и ждут друг друга, программа зависает. Избегайте вложенных синхронизированных блоков.
• Альтернативы: Для простых счетчиков лучше использовать AtomicInteger (из пакета java.util.concurrent.atomic), который работает быстрее:

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Counter {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }

    public int getCount() {
        return count.get();
    }
}

AtomicInteger использует низкоуровневые механизмы (CAS-операции), которые не блокируют потоки, а значит, работают эффективнее для простых операций инкремента.

Итог

synchronized — это ваш главный инструмент для защиты общих данных от одновременного доступа. Он гарантирует атомарность и видимость. Начните с синхронизации методов, а по мере роста опыта переходите к более тонким механизмам (блоки, Lock, атомарные классы). Главное — помните: если несколько потоков читают и пишут одну переменную, без синхронизации результат будет непредсказуем.

public class SafeCounter {
    private int count1 = 0;
    private int count2 = 0;
    private final Object lock1 = new Object();
    private final Object lock2 = new Object();

    public void increment1() {
        synchronized (lock1) {
            count1++;
        }
    }

    public void increment2() {
        synchronized (lock2) {
            count2++;
        }
    }
}