Java多线程中用synchronized如何实现并行计算？附代码示例

一、为什么需要synchronized？ #

我们用多线程实现并行计算是为了提升效率，但多线程涉及共享资源的读写操作时，会出现竞态条件（比如多个线程同时修改同一个变量导致数据错乱）。synchronized的作用是保证临界区（操作共享资源的代码段）的原子性、可见性和有序性，避免线程安全问题——它限制的只是临界区的串行执行，线程的非临界区代码依然可以并行运行，不会完全阻碍并行计算的实现。

二、结合synchronized实现并行计算的思路 #

核心原则：让线程的大部分计算逻辑在非同步的独立区域完成，仅对共享资源的更新操作加同步锁。线程执行独立计算时完全并行，只有在更新共享结果时短暂串行，既保证数据安全，又最大化利用并行效率。

三、易懂的代码示例 #

以“多线程并行计算累加和”为例，每个线程先独立计算一部分数值的和，最后将结果同步汇总到共享变量中：

class SumCalculator {
    private int totalSum = 0;

    // 仅对共享总和的更新操作加synchronized
    public synchronized void addToTotal(int partialSum) {
        totalSum += partialSum;
    }

    public int getTotalSum() {
        return totalSum;
    }
}

public class ParallelSyncDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SumCalculator calculator = new SumCalculator();

        // 线程1：计算1-1000的和
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            int partial = 0;
            for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
                partial += i; // 独立计算，无需同步
            }
            calculator.addToTotal(partial); // 同步更新共享总和
        });

        // 线程2：计算1001-2000的和
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            int partial = 0;
            for (int i = 1001; i <= 2000; i++) {
                partial += i; // 独立计算，无需同步
            }
            calculator.addToTotal(partial); // 同步更新共享总和
        });

        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println("最终总和：" + calculator.getTotalSum());
    }
}

代码说明 #

• 两个线程各自独立计算分段数值的和，这部分逻辑完全并行，没有锁竞争，充分利用多线程的并行能力。
• 只有在将部分和加到共享的totalSum时，通过synchronized方法保证操作的原子性，避免多个线程同时更新导致的数值错误。
• 运行结果会正确输出2001000（1到2000的累加和），既实现了并行计算，又保证了线程安全。

补充：关于Atomic类的说明 #

如果只是简单的数值更新，也可以用AtomicInteger替代synchronized，它通过CAS操作实现无锁的线程安全，但synchronized适用场景更广——比如需要同步复杂代码块而非单个数值操作时，synchronized更灵活。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者iAngkur