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。它可以用來修飾方法和代碼塊

當(dāng)一個線程訪問一個對象的synchronized方法或代碼塊時，其他線程將無法訪問該對象的其他synchronized方法或代碼塊。這樣可以確保在同一時間只有一個線程能夠執(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synchronized方法。當(dāng)多個線程訪問這個方法時，只有一個線程能夠執(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)鍵字修飾的是一個代碼塊，并且鎖對象是當(dāng)前對象(this)

注意：synchronized關(guān)鍵字會導(dǎo)致線程上下文切換和資源競爭，所以在使用時要注意性能問題

源碼解析

底層實現(xiàn)是通過 Java 虛擬機（JVM）的對象頭和監(jiān)視器鎖機制實現(xiàn)的

具體來說，當(dāng)一個線程訪問一個對象的 synchronized 方法或代碼塊時，它會試圖獲取該對象的監(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中用于實現(xiàn)同步的關(guān)鍵字，它在底層通過監(jiān)視器鎖（Monitor）來實現(xiàn)。下面是synchronized的源碼解析：

在Java中，每個對象都有一個與之關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器鎖，也稱為內(nèi)置鎖或?qū)ο箧i。當(dāng)線程進(jìn)入一個synchronized方法或代碼塊時，它會嘗試獲取該對象的監(jiān)視器鎖。如果鎖沒有被其他線程占用，則該線程獲得鎖并開始執(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虛擬機中，每個對象頭中都包含一部分用于實現(xiàn)synchronized的相關(guān)信息。這些信息包括：

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

當(dāng)一個線程嘗試獲取一個對象的鎖時，虛擬機會檢查對象頭中的標(biāo)記信息。如果對象的鎖狀態(tài)為無鎖狀態(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，它會釋放鎖，即將對象頭中的鎖狀態(tài)置為無鎖狀態(tài)，并喚醒等待隊列中的一個線程，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表示對整個方法進(jìn)行同步，而在代碼塊上修飾的synchronized表示對該代碼塊進(jìn)行同步，使用的鎖對象通常是方法所屬對象或指定的對象。

總結(jié)起來，通過監(jiān)視器鎖的機制，Java的synchronized能夠保證同一時刻只有一個線程訪問同步代碼塊或方法，避免了多線程的數(shù)據(jù)競爭和并發(fā)問題。

這里給出一份簡化的 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，方法通過調(diào)用 Monitor.enter 方法獲取當(dāng)前對象的監(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刻只有一個線程可以訪問

常見面試題

• 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
  鎖的對象：synchronized 方法鎖定的是整個對象，而 synchronized 塊鎖定的是在括號內(nèi)指定的對象
  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，通常使用 synchronized 塊比使用 synchronized 方法更靈活，但是如果整個方法都需要同步，使用 synchronized 方法會更加簡單易懂
• 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。具體來說，如果一個線程正在執(zhí)行同步方法或代碼塊，則其他線程將無法訪問該方法或代碼塊
  常見情況包括：
  當(dāng)多個線程訪問共享資源時，可以使用 synchronized 關(guān)鍵字保證線程的安全
  在訪問共享變量時，需要對其進(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)鍵字的性能開銷如何？
  synchronized 關(guān)鍵字的使用會帶來一些性能開銷，因為它需要在多個線程之間進(jìn)行同步。當(dāng)線程訪問同步代碼塊時，它必須獲得鎖，這會增加額外的開銷。如果同步代碼塊執(zhí)行時間過長，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)控制機制，如 java.util.concurrent 包中的鎖和原子操作類等。
• synchronized 關(guān)鍵字如何實現(xiàn)可重入？
  “可重入” 指的是同一線程可以多次獲取同一個鎖。例如，當(dāng)線程 A 進(jìn)入一個同步塊時，如果它再次試圖進(jìn)入該塊，則可以再次獲取鎖，而不會發(fā)生死鎖
  在 Java 中，synchronized 關(guān)鍵字可以實現(xiàn)可重入，原因如下：
  synchronized 關(guān)鍵字使用對象監(jiān)視器鎖來實現(xiàn)同步。
  對象監(jiān)視器鎖是基于線程的，并且每個線程有一個獨立的計數(shù)器，用于跟蹤它在當(dāng)前對象上獲取的鎖的數(shù)量。
  當(dāng)線程試圖獲取鎖時，如果它已經(jīng)擁有該鎖，則計數(shù)器將遞增。
  當(dāng)線程退出同步塊時，計數(shù)器將遞減。
  只有當(dāng)計數(shù)器為零時，該線程才會釋放鎖。
  因此，如果一個線程在同一對象上多次進(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 機制的比較？
  synchronized 關(guān)鍵字和 Lock 機制都是用來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 機制比 synchronized 關(guān)鍵字更靈活，因為它提供了更多的鎖定操作，例如可以實現(xiàn)公平鎖和非公平鎖，還可以實現(xiàn)讀寫鎖。

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

可重入性：synchronized 關(guān)鍵字是自動可重入的，而 Lock 機制必須手動實現(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 機制更快，因為它是內(nèi)置的。

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

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！