基本使用

Java中的synchronized關(guān)鍵字用于在多線程環(huán)境下確保數(shù)據(jù)同步。它可以用來(lái)修飾方法和代碼塊

當(dāng)一個(gè)線程訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象的synchronized方法或代碼塊時(shí)，其他線程將無(wú)法訪問(wèn)該對(duì)象的其他synchronized方法或代碼塊。這樣可以確保在同一時(shí)間只有一個(gè)線程能夠執(zhí)行該代碼塊或方法，避免了多線程環(huán)境下的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題，例如：

public class SynchronizedExample {
    private int count = 0;
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

在上面的代碼中，increment()方法是一個(gè)synchronized方法。當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn)這個(gè)方法時(shí)，只有一個(gè)線程能夠執(zhí)行該方法的代碼，其他線程將被阻塞。
synchronized關(guān)鍵字也可以用來(lái)修飾代碼塊，如：

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

在上面的代碼中，synchronized關(guān)鍵字修飾的是一個(gè)代碼塊，并且鎖對(duì)象是當(dāng)前對(duì)象(this)

注意：synchronized關(guān)鍵字會(huì)導(dǎo)致線程上下文切換和資源競(jìng)爭(zhēng)，所以在使用時(shí)要注意性能問(wèn)題

源碼解析

底層實(shí)現(xiàn)是通過(guò) Java 虛擬機(jī)（JVM）的對(duì)象頭和監(jiān)視器鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)的

具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)線程訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象的 synchronized 方法或代碼塊時(shí)，它會(huì)試圖獲取該對(duì)象的監(jiān)視器鎖。如果該鎖未被其他線程占用，該線程將獲得該鎖并執(zhí)行代碼；如果該鎖被其他線程占用，該線程將進(jìn)入阻塞狀態(tài)，等待獲取該鎖

synchronized 是Java中用于實(shí)現(xiàn)同步的關(guān)鍵字，它在底層通過(guò)監(jiān)視器鎖（Monitor）來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面是synchronized的源碼解析：

在Java中，每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器鎖，也稱(chēng)為內(nèi)置鎖或?qū)ο箧i。當(dāng)線程進(jìn)入一個(gè)synchronized方法或代碼塊時(shí)，它會(huì)嘗試獲取該對(duì)象的監(jiān)視器鎖。如果鎖沒(méi)有被其他線程占用，則該線程獲得鎖并開(kāi)始執(zhí)行代碼；如果鎖已經(jīng)被其他線程占用，則該線程將被阻塞，直到鎖被釋放。

在Java虛擬機(jī)中，每個(gè)對(duì)象頭中都包含一部分用于實(shí)現(xiàn)synchronized的相關(guān)信息。這些信息包括：

• mark word：用于存儲(chǔ)對(duì)象的標(biāo)記信息，包括鎖的狀態(tài)。
• Klass pointer：指向?qū)ο蟮念?lèi)元數(shù)據(jù)，包括synchronized的相關(guān)信息。
• monitor：與對(duì)象關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器，它記錄了當(dāng)前占用鎖的線程、等待鎖的線程隊(duì)列等。

當(dāng)一個(gè)線程嘗試獲取一個(gè)對(duì)象的鎖時(shí)，虛擬機(jī)會(huì)檢查對(duì)象頭中的標(biāo)記信息。如果對(duì)象的鎖狀態(tài)為無(wú)鎖狀態(tài)，即未被其他線程占用，則該線程可以獲取鎖，并將標(biāo)記信息設(shè)置為鎖定狀態(tài)。如果對(duì)象的鎖狀態(tài)為已鎖定，并且當(dāng)前線程是鎖的所有者，則該線程可以繼續(xù)執(zhí)行代碼。如果對(duì)象的鎖狀態(tài)為已鎖定，并且當(dāng)前線程不是鎖的所有者，則該線程將被放入等待隊(duì)列中，進(jìn)入阻塞狀態(tài)。

當(dāng)持有鎖的線程執(zhí)行完synchronized方法或代碼塊后，它會(huì)釋放鎖，即將對(duì)象頭中的鎖狀態(tài)置為無(wú)鎖狀態(tài)，并喚醒等待隊(duì)列中的一個(gè)線程，使其獲取鎖并繼續(xù)執(zhí)行。

需要注意的是，synchronized關(guān)鍵字可以修飾方法和代碼塊。在方法上修飾的synchronized表示對(duì)整個(gè)方法進(jìn)行同步，而在代碼塊上修飾的synchronized表示對(duì)該代碼塊進(jìn)行同步，使用的鎖對(duì)象通常是方法所屬對(duì)象或指定的對(duì)象。

總結(jié)起來(lái)，通過(guò)監(jiān)視器鎖的機(jī)制，Java的synchronized能夠保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程訪問(wèn)同步代碼塊或方法，避免了多線程的數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和并發(fā)問(wèn)題。

這里給出一份簡(jiǎn)化的 synchronized 關(guān)鍵字的源碼：

public void synchronized method() {
    // 加鎖
    Monitor.enter(this);
    try {
        // 同步代碼塊
    } finally {
        // 釋放鎖
        Monitor.exit(this);
    }
}

在這份代碼中，方法通過(guò)調(diào)用 Monitor.enter 方法獲取當(dāng)前對(duì)象的監(jiān)視器鎖，并在 finally 塊中調(diào)用 Monitor.exit 方法釋放該鎖。因此，在 synchronized 方法內(nèi)部的代碼可以保證在任意時(shí)刻只有一個(gè)線程可以訪問(wèn)

常見(jiàn)面試題

• synchronized 方法和 synchronized 塊的區(qū)別是什么？
  作用范圍：synchronized 方法將整個(gè)方法體作為同步區(qū)塊，而 synchronized 塊可以將任意代碼塊作為同步區(qū)塊
  鎖的對(duì)象：synchronized 方法鎖定的是整個(gè)對(duì)象，而 synchronized 塊鎖定的是在括號(hào)內(nèi)指定的對(duì)象
  可控性：synchronized 方法的同步粒度比較大，不夠靈活；而 synchronized 塊可以更靈活地控制同步代碼塊的大小
  綜上所述，在確定同步粒度時(shí)，通常使用 synchronized 塊比使用 synchronized 方法更靈活，但是如果整個(gè)方法都需要同步，使用 synchronized 方法會(huì)更加簡(jiǎn)單易懂
• 什么情況下可以使用 synchronized 關(guān)鍵字？
  synchronized 關(guān)鍵字可以用于在多線程環(huán)境下保證方法或代碼塊的原子性。具體來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)線程正在執(zhí)行同步方法或代碼塊，則其他線程將無(wú)法訪問(wèn)該方法或代碼塊
  常見(jiàn)情況包括：
  當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn)共享資源時(shí)，可以使用 synchronized 關(guān)鍵字保證線程的安全
  在訪問(wèn)共享變量時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行同步控制
• 在線程通信中，可以使用 synchronized 關(guān)鍵字保證線程之間的同步通信
  synchronized 關(guān)鍵字的性能開(kāi)銷(xiāo)如何？
  synchronized 關(guān)鍵字的使用會(huì)帶來(lái)一些性能開(kāi)銷(xiāo)，因?yàn)樗枰诙鄠€(gè)線程之間進(jìn)行同步。當(dāng)線程訪問(wèn)同步代碼塊時(shí)，它必須獲得鎖，這會(huì)增加額外的開(kāi)銷(xiāo)。如果同步代碼塊執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，其他線程將一直等待，進(jìn)而降低程序的性能。
  因此，應(yīng)該盡量避免在高并發(fā)情況下使用 synchronized，或者使用其他的并發(fā)控制機(jī)制，如 java.util.concurrent 包中的鎖和原子操作類(lèi)等。
• synchronized 關(guān)鍵字如何實(shí)現(xiàn)可重入？
  “可重入” 指的是同一線程可以多次獲取同一個(gè)鎖。例如，當(dāng)線程 A 進(jìn)入一個(gè)同步塊時(shí)，如果它再次試圖進(jìn)入該塊，則可以再次獲取鎖，而不會(huì)發(fā)生死鎖
  在 Java 中，synchronized 關(guān)鍵字可以實(shí)現(xiàn)可重入，原因如下：
  synchronized 關(guān)鍵字使用對(duì)象監(jiān)視器鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。
  對(duì)象監(jiān)視器鎖是基于線程的，并且每個(gè)線程有一個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器，用于跟蹤它在當(dāng)前對(duì)象上獲取的鎖的數(shù)量。
  當(dāng)線程試圖獲取鎖時(shí)，如果它已經(jīng)擁有該鎖，則計(jì)數(shù)器將遞增。
  當(dāng)線程退出同步塊時(shí)，計(jì)數(shù)器將遞減。
  只有當(dāng)計(jì)數(shù)器為零時(shí)，該線程才會(huì)釋放鎖。
  因此，如果一個(gè)線程在同一對(duì)象上多次進(jìn)入同步塊，它將多次獲得該鎖，并在退出該塊時(shí)多次釋放該鎖。因此，synchronized 關(guān)鍵字是可重入的。

• synchronized 關(guān)鍵字與 lock 機(jī)制的比較？
  synchronized 關(guān)鍵字和 Lock 機(jī)制都是用來(lái)保證線程同步的方法。但是它們有一些明顯的差異：

靈活性：Lock 機(jī)制比 synchronized 關(guān)鍵字更靈活，因?yàn)樗峁┝烁嗟逆i定操作，例如可以實(shí)現(xiàn)公平鎖和非公平鎖，還可以實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)鎖。

可中斷性：Lock 機(jī)制可以中斷一個(gè)線程的等待，而 synchronized 關(guān)鍵字不能。

可重入性：synchronized 關(guān)鍵字是自動(dòng)可重入的，而 Lock 機(jī)制必須手動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

性能：如果比較的是相同的鎖定操作，synchronized 關(guān)鍵字通常比 Lock 機(jī)制更快，因?yàn)樗莾?nèi)置的。

總體而言，在簡(jiǎn)單的同步情況下，synchronized 關(guān)鍵字更方便，但是在需要更多靈活性的情況下，Lock 機(jī)制可能是一個(gè)更好的選擇。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Java關(guān)鍵字synchronized基本使用詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java關(guān)鍵字synchronized內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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