synchronized 详解

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前言

synchronized用法

1.修饰普通方法：作用于当前对象实例，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁

public synchronized void method() {  
    // ...  
}

2.修饰静态方法：作用于当前类，进入同步代码前要获得当前类对象的锁，synchronized关键字加到static 静态方法和 synchronized(class)代码块上都是是给 Class 类上锁

3.修饰代码块：指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁

public void method() {  
    synchronized (this) {  
        // ...  
    }  
}

synchronized 的作用

原子性：确保线程互斥的访问同步代码；

可见性：保证共享变量的修改能够及时可见；

有序性：有效解决重排序问题。

synchronized的底层原理

synchronized 同步代码块的实现是通过 monitorenter 和 monitorexit 指令，其中 monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置，monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。

当执行 monitorenter 指令时，线程试图获取锁也就是获取 monitor的持有权（monitor对象存在于每个Java对象的对象头中， synchronized 锁便是通过这种方式获取锁的，也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因）。

其内部包含一个计数器，当计数器为0则可以成功获取，获取后将锁计数器设为1也就是加1。相应的在执行 monitorexit 指令后，将锁计数器设为0 ，表明锁被释放。

如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞等待，直到锁被另外一个线程释放为止synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令，取得代之的确实是ACC_SYNCHRONIZED 标识，该标识指明了该方法是一个同步方法，JVM 通过该 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法，从而执行相应的同步调用。

• 内部锁（Intrinsic Lock）：synchronized 关键字在 JVM 层面上是围绕内部锁或监管锁（Monitor Lock）的实体建立的。Java 利用锁机制实现线程同步的一种方式。
• 隐式锁：synchronized 属于隐式锁，与显式锁（如 ReentrantLock）不同，它不需要程序员手动获取和释放锁。
• 可重入锁：当一个线程已经持有一个对象的锁时，它可以再次请求该对象的锁，而不会造成死锁。这是因为 synchronized 的锁对象中有一个计数器会记录线程获得锁的次数。
• 非公平锁：多个线程尝试获取锁时，会直接去尝试获取，如果获取不到则进入等待队列。

synchronized的优缺点

优点：

• 简单易用：只需要在方法或代码块前加上 synchronized 关键字即可。
• 隐式锁：不需要手动获取和释放锁。
• 可重入锁：避免死锁

缺点

• 灵活性差：synchronized 只能控制对同一对象的访问，不能控制对不同对象的访问。
• 效率低：相对于显式锁，synchronized 的性能较差。
• 不可中断：当一个线程持有锁时，其他线程必须等待该线程释放锁，不可被中断。

总结

synchronized 是 Java 中实现线程同步的一种重要方式，它可以修饰方法或代码块。通过内部锁机制，它可以确保同一时刻只有一个线程可以访问共享资源，从而避免了并发问题。但是，它也存在一些缺点，如灵活性差、效率低和不可中断等。