What the other answers are missing is one important aspect: memory barriers. Thread synchronization basically consists of two parts: serialization and visibility. I advise everyone to google for "jvm memory barrier", as it is a non-trivial and extremely important topic (if you modify shared data accessed by multiple threads). Having done that, I advise looking at java.util.concurrent package's classes that help to avoid using explicit synchronization, which in turn helps keeping programs simple and efficient, maybe even preventing deadlocks.

ConcurrentLinkedDeque就是这样一个例子。与命令模式一起，它允许通过将命令填充到并发队列中来创建高效的工作线程——不需要显式同步，不可能发生死锁，不需要显式sleep()，只需通过调用take()轮询队列。

简而言之:“内存同步”隐式地发生在线程启动、线程结束、读取volatile变量、解锁监视器(留下同步块/函数)等时候。这种“同步”影响(在某种意义上“刷新”)在该特定操作之前完成的所有写操作。在前面提到的ConcurrentLinkedDeque的情况下，文档“说”:

内存一致性影响:与其他并发集合一样， 对象放入线程之前的操作 ConcurrentLinkedDeque访问之后的happens -before操作 或者从另一个ConcurrentLinkedDeque中删除该元素 线程。

这种隐式行为在某种程度上是有害的，因为大多数没有太多经验的Java程序员会因此而得过其实。然后突然被这个线程绊倒，因为Java在生产中没有做它“应该”做的事情，因为有不同的工作负载——并且很难测试并发性问题。

在java中，为了防止多个线程操纵一个共享变量，我们使用synchronized关键字。让我们通过下面的例子来理解它:

在这个例子中，我定义了两个线程，并将它们命名为increment和decincrement。增量线程增加共享变量(计数器)的值，增量线程减少共享变量(计数器)的值，即增加5000次(结果是5000 + 0 = 5000)，减少5000次(结果是5000 - 5000 = 0)。

没有同步关键字的程序:

class SynchronizationDemo {

    public static void main(String[] args){

        Buffer buffer = new Buffer();                   

        MyThread incThread = new MyThread(buffer, "increment");
        MyThread decThread = new MyThread(buffer, "decrement"); 

        incThread.start();
        decThread.start();  
       
        try {
          incThread.join();
          decThread.join();
        }catch(InterruptedException e){ }

        System.out.println("Final counter: "+buffer.getCounter());
    }
}

class Buffer {
    private int counter = 0; 
    public void inc() { counter++; }
    public void dec() { counter--; } 
    public int getCounter() { return counter; }
}

class MyThread extends Thread {

    private String name;
    private Buffer buffer;

    public MyThread (Buffer aBuffer, String aName) {            
        buffer = aBuffer; 
        name = aName; 
    }

    public void run(){
        for (int i = 0; i <= 5000; i++){
            if (name.equals("increment"))
                buffer.inc();
            else
                buffer.dec();                           
        }
    }
}

如果我们运行上面的程序，我们期望缓冲区的值是相同的，因为缓冲区的增量和减量相同，将会得到我们开始时的初始值，对吗?让我们看看输出:

正如你所看到的，无论我们运行程序多少次，我们都会得到不同的结果，因为每个线程都在同一时间操纵计数器。如果我们能设法让一个线程先增加共享变量，然后再减少它，反之亦然，我们就会得到正确的结果，这正是synchronized关键字所能做到的，只需在Buffer的inc和dec方法之前添加synchronized关键字，如下所示:

关键字为synchronized的程序:

// rest of the code

class Buffer {
    private int counter = 0; 
    // added synchronized keyword to let only one thread
    // be it inc or dec thread to manipulate data at a time
    public synchronized void inc() { counter++; }
    public synchronized void dec() { counter--; } 
    public int getCounter() { return counter; }
}

// rest of the code

输出:

不管我们运行多少次，我们得到的输出都是0

synchronized关键字是关于不同的线程读写相同的变量、对象和资源。这在Java中不是一个微不足道的话题，但这里引用Sun的一段话:

同步方法可以实现简单的 防止线程的策略 干扰和记忆一致性 错误:如果对象是可见的 多于一个线程，全部读取或 写入该对象的变量为 通过同步方法完成。

简而言之:当你有两个线程读写同一个“资源”时，比如说一个名为foo的变量，你需要确保这些线程以原子的方式访问变量。如果没有synchronized关键字，线程1可能看不到线程2对foo所做的更改，或者更糟的是，它可能只改变了一半。这不是你逻辑上所期望的。

同样，这在Java中是一个重要的主题。要了解更多，请在这里探索关于SO和互联网的主题:

并发性 Java内存模型

继续探索这些话题，直到“Brian Goetz”这个名字在你的脑海中与“并发性”这个术语永久地联系在一起。

Synchronized的意思是，如果在特定对象上使用Synchronized块，那么与单个对象关联的多个线程可以防止脏读写。为了让你更清楚，让我们举个例子:

class MyRunnable implements Runnable {
    int var = 10;
    @Override
    public void run() {
        call();
    }

    public void call() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                var++;
                System.out.println("Current Thread " + Thread.currentThread().getName() + " var value "+var);
            }
        }
    }
}

public class MutlipleThreadsRunnable {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable runnable1 = new MyRunnable();
        MyRunnable runnable2 = new MyRunnable();
        Thread t1 = new Thread(runnable1);
        t1.setName("Thread -1");
        Thread t2 = new Thread(runnable2);
        t2.setName("Thread -2");
        Thread t3 = new Thread(runnable1);
        t3.setName("Thread -3");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

我们已经创建了两个MyRunnable类对象，runnable1与线程1和线程3共享，而runnable2仅与线程2共享。 现在，当t1和t3启动时没有使用synchronized, PFB输出表明线程1和线程3同时影响var值，而对于线程2,var有自己的内存。

Without Synchronized keyword

    Current Thread Thread -1 var value 11
    Current Thread Thread -2 var value 11
    Current Thread Thread -2 var value 12
    Current Thread Thread -2 var value 13
    Current Thread Thread -2 var value 14
    Current Thread Thread -1 var value 12
    Current Thread Thread -3 var value 13
    Current Thread Thread -3 var value 15
    Current Thread Thread -1 var value 14
    Current Thread Thread -1 var value 17
    Current Thread Thread -3 var value 16
    Current Thread Thread -3 var value 18

使用Synchronzied，线程3在所有场景中等待线程1完成。有两个锁，一个在runnable1上，由线程1和线程3共享，另一个在runnable2上，仅由线程2共享。

Current Thread Thread -1 var value 11
Current Thread Thread -2 var value 11
Current Thread Thread -1 var value 12
Current Thread Thread -2 var value 12
Current Thread Thread -1 var value 13
Current Thread Thread -2 var value 13
Current Thread Thread -1 var value 14
Current Thread Thread -2 var value 14
Current Thread Thread -3 var value 15
Current Thread Thread -3 var value 16
Current Thread Thread -3 var value 17
Current Thread Thread -3 var value 18

synchronized关键字是什么?

线程主要通过共享对字段和引用字段所引用的对象的访问进行通信。这种通信形式非常高效，但可能会产生两种错误:线程干扰和内存一致性错误。防止这些错误所需的工具是同步。

同步块或方法可以防止线程干扰，并确保数据是一致的。在任何时候，只有一个线程可以通过获得锁来访问同步块或方法(临界区)。其他线程将等待锁释放来访问临界区。

方法何时同步?

将synchronized添加到方法定义或声明时，方法是同步的。您还可以在方法中同步特定的代码块。

它在语法上和逻辑上意味着什么?

这意味着只有一个线程可以通过获得锁来访问临界区。除非这个线程释放这个锁，否则所有其他线程将不得不等待获得一个锁。他们不能在没有锁的情况下进入临界区。

这不是魔法能办到的。程序员的职责是识别应用程序中的关键部分并相应地保护它。Java提供了一个框架来保护你的应用程序，但是在哪里以及保护哪些部分是程序员的责任。

更多细节，请参阅java文档页

内在锁和同步:

同步是围绕一个称为内在锁或监视器锁的内部实体构建的。内在锁在同步的两个方面都发挥作用:强制对对象状态的独占访问，并建立对可见性至关重要的happens-before关系。

每个对象都有一个与之相关的内在锁。按照惯例，需要独占和一致访问对象字段的线程必须在访问对象字段之前获得对象的内在锁，然后在使用完对象字段时释放内在锁。

线程在获得锁和释放锁之间拥有内在锁。只要一个线程拥有一个内在锁，其他线程就不能获得相同的锁。另一个线程在试图获取锁时将阻塞。

当线程释放一个内在锁时，在该操作和后续获得的任何相同锁之间建立happens-before关系。

使方法同步有两个效果:

首先，对同一对象的同步方法的两次调用不可能交织。

当一个线程正在为一个对象执行同步方法时，所有为同一对象调用同步方法的其他线程将暂停执行，直到第一个线程处理完该对象。

其次，当同步方法退出时，它自动与同一对象的同步方法的任何后续调用建立happens-before关系。

这保证了对对象状态的更改对于所有线程都是可见的。

寻找同步的其他替代方案:

避免在Java中同步(这)?

概述

Java中的Synchronized关键字与线程安全有关，也就是说，当多个线程读或写同一个变量时。 这可以直接发生(通过访问相同的变量)或间接发生(通过使用使用访问相同变量的另一个类的类)。

synchronized关键字用于定义一个代码块，其中多个线程可以以安全的方式访问同一个变量。

更深层次的

从语法上看，synchronized关键字接受一个Object作为它的参数(称为锁对象)，然后后面跟着一个{block of code}。

When execution encounters this keyword, the current thread tries to "lock/acquire/own" (take your pick) the lock object and execute the associated block of code after the lock has been acquired. Any writes to variables inside the synchronized code block are guaranteed to be visible to every other thread that similarly executes code inside a synchronized code block using the same lock object. Only one thread at a time can hold the lock, during which time all other threads trying to acquire the same lock object will wait (pause their execution). The lock will be released when execution exits the synchronized code block.

同步的方法:

将synchronized关键字添加到方法定义中等于将整个方法体包装在同步代码块中，锁对象为this(对于实例方法)和ClassInQuestion.getClass()(对于类方法)。

—实例方法是没有静态关键字的方法。 —类方法是具有静态关键字的方法。

技术

如果没有同步，就无法保证以何种顺序进行读写，可能会给变量留下垃圾。 (例如，一个变量可能由一个线程写入一半的比特，另一个线程写入一半的比特，使变量处于两个线程都没有尝试写入的状态，而是两者结合在一起的混乱状态。)

在另一个线程读取之前(时钟时间)完成一个线程的写操作是不够的，因为硬件可能已经缓存了变量的值，读取线程将看到缓存的值，而不是写入它的值。

结论

因此，在Java的情况下，您必须遵循Java内存模型，以确保线程错误不会发生。 换句话说:在底层使用同步、原子操作或为您使用它们的类。

来源 http://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/index.html Java®语言规范，2015-02-13