在 Java 并發(fā)編程中，synchronized是一個(gè)非常重要的關(guān)鍵字，用于實(shí)現(xiàn)線程同步，保證在同一時(shí)刻只有一個(gè)線程可以訪問(wèn)被同步的代碼塊或方法，從而避免多線程帶來(lái)的數(shù)據(jù)不一致等問(wèn)題。同時(shí)，Java 虛擬機(jī)（JVM）為了提高ynchronized的性能，引入了鎖升級(jí)機(jī)制。下面我們就來(lái)詳細(xì)介紹ynchronized的使用和鎖升級(jí)過(guò)程。

一、synchronized 的使用方式

（一）修飾普通方法

當(dāng)synchronized修飾一個(gè)普通方法時(shí)，鎖對(duì)象是當(dāng)前對(duì)象（this）。也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入該方法時(shí)，會(huì)自動(dòng)獲取當(dāng)前對(duì)象的鎖，其他線程想要進(jìn)入該方法，必須等待當(dāng)前線程釋放鎖。例如：

public class SynchronizedExample {
    public synchronized void synchronizedMethod() {
        // 線程同步的代碼邏輯
        System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + " 進(jìn)入同步方法");
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + " 退出同步方法");
    }
}

在上述代碼中，synchronizedMethod是一個(gè)同步方法，多個(gè)線程同時(shí)調(diào)用該方法時(shí)，會(huì)依次排隊(duì)執(zhí)行，保證了方法內(nèi)代碼的線程安全性。

（二）修飾靜態(tài)方法

當(dāng)synchronized修飾靜態(tài)方法時(shí)，鎖對(duì)象是該類的Class對(duì)象。因?yàn)殪o態(tài)方法屬于類級(jí)別，不依賴于具體的對(duì)象實(shí)例，所以使用類的Class對(duì)象作為鎖。示例如下：

public class StaticSynchronizedExample {
    public static synchronized void staticSynchronizedMethod() {
        System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + " 進(jìn)入靜態(tài)同步方法");
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + " 退出靜態(tài)同步方法");
    }
}

多個(gè)線程調(diào)用staticSynchronizedMethod時(shí)，會(huì)對(duì)類的Class對(duì)象進(jìn)行加鎖，從而實(shí)現(xiàn)線程同步。

（三）修飾代碼塊

synchronized還可以修飾代碼塊，此時(shí)需要顯式指定鎖對(duì)象。鎖對(duì)象可以是任意對(duì)象，只要保證在需要同步的代碼塊中使用相同的鎖對(duì)象即可。比如：

public class BlockSynchronizedExample {
    private Object lock = new Object();
    public void blockSynchronized() {
        synchronized (lock) {
            System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + " 進(jìn)入同步代碼塊");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("線程 " + Thread.currentThread().getName() + " 退出同步代碼塊");
        }
    }
}

在這個(gè)例子中，lock對(duì)象作為同步代碼塊的鎖，多個(gè)線程訪問(wèn)blockSynchronized方法時(shí)，會(huì)競(jìng)爭(zhēng)lock對(duì)象的鎖。

二、synchronized 的鎖升級(jí)

為了提高synchronized的性能，JVM 引入了鎖升級(jí)機(jī)制，從無(wú)鎖狀態(tài)開(kāi)始，根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)情況逐步升級(jí)為偏向鎖、輕量級(jí)鎖和重量級(jí)鎖。

（一）無(wú)鎖

無(wú)鎖狀態(tài)是最基本的狀態(tài)，當(dāng)沒(méi)有線程競(jìng)爭(zhēng)鎖時(shí)，對(duì)象處于無(wú)鎖狀態(tài)。此時(shí)，線程可以直接訪問(wèn)被synchronized修飾的代碼，無(wú)需進(jìn)行任何加鎖操作，因此性能最高。

（二）偏向鎖

當(dāng)一個(gè)線程首次訪問(wèn)被synchronized修飾的代碼時(shí)，JVM 會(huì)將對(duì)象頭中的鎖標(biāo)志位設(shè)置為偏向鎖模式，并將該線程的 ID 記錄在對(duì)象頭中。此后，當(dāng)該線程再次訪問(wèn)同一對(duì)象的同步代碼時(shí)，無(wú)需進(jìn)行額外的加鎖操作，直接進(jìn)入同步代碼塊，因?yàn)?JVM 認(rèn)為該線程很可能會(huì)再次訪問(wèn)。偏向鎖的存在減少了無(wú)競(jìng)爭(zhēng)情況下的鎖開(kāi)銷。

（三）輕量級(jí)鎖

當(dāng)有第二個(gè)線程試圖訪問(wèn)同一個(gè)對(duì)象的同步代碼時(shí)，偏向鎖會(huì)升級(jí)為輕量級(jí)鎖。JVM 會(huì)在當(dāng)前線程的棧幀中創(chuàng)建一個(gè)鎖記錄（Lock Record），并將對(duì)象頭中的 Mark Word 復(fù)制到鎖記錄中，然后嘗試使用 CAS（Compare - And - Swap，比較并交換）操作將對(duì)象頭的 Mark Word 替換為指向鎖記錄的指針。如果 CAS 操作成功，當(dāng)前線程就獲得了輕量級(jí)鎖，可以進(jìn)入同步代碼塊；如果失敗，說(shuō)明存在競(jìng)爭(zhēng)，輕量級(jí)鎖會(huì)升級(jí)為重量級(jí)鎖。

（四）重量級(jí)鎖

當(dāng)輕量級(jí)鎖競(jìng)爭(zhēng)失敗，即多個(gè)線程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)鎖時(shí)，會(huì)升級(jí)為重量級(jí)鎖。此時(shí)，JVM 會(huì)使用操作系統(tǒng)的互斥量（Mutex）來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖機(jī)制，線程會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，等待鎖的釋放。重量級(jí)鎖的性能相對(duì)較低，因?yàn)榫€程的阻塞和喚醒需要操作系統(tǒng)的干預(yù)，會(huì)帶來(lái)較大的開(kāi)銷。

鎖升級(jí)的過(guò)程是 JVM 根據(jù)實(shí)際的線程競(jìng)爭(zhēng)情況動(dòng)態(tài)調(diào)整的，目的是在保證線程安全性的同時(shí)，盡可能提高synchronized的性能。

總之，synchronized是 Java 并發(fā)編程中實(shí)現(xiàn)線程同步的重要手段，理解其使用方式和鎖升級(jí)機(jī)制，對(duì)于編寫(xiě)高效、安全的多線程程序具有重要意義。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，我們應(yīng)該根據(jù)具體的場(chǎng)景合理使用synchronized，并注意鎖的粒度和性能優(yōu)化，以充分發(fā)揮多線程的優(yōu)勢(shì)。

到此這篇關(guān)于Java 中 synchronized 的使用和鎖升級(jí)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java synchronized 使用內(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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