一、基本概念

• 目的：解決多線程并發訪問共享資源時的數據競爭問題，保證原子性、可見性和有序性（JMM內存模型）。
• 性質：可重入鎖（同一線程可重復獲取同一把鎖）、獨占鎖（互斥鎖）。
• JVM級別：由JVM實現，無需手動釋放鎖（編譯器自動生成monitorexit指令）

二、三種使用方式

粒度	示例	鎖對象
實例方法	synchronized void method()	當前實例 (this)
靜態方法	synchronized static void method()	當前類的Class對象（如 Object.class)
代碼塊	synchronized(obj) { … }	指定對象（任意Object）

三、底層原理（JVM層面）

• 同步代碼塊：通過 monitorenter 和 monitorexit 指令實現（編譯后插入字節碼）。

• 同步方法：方法常量池中設置 ACC_SYNCHRONIZED 標志，調用時隱式獲取鎖。

• Monitor機制：

  • 每個Java對象關聯一個Monitor（管程），包含：

    1、 _owner：持有鎖的線程

    2、_EntryList：阻塞等待鎖的線程隊列

    3、 _WaitSet：調用 wait() 后進入的等待隊列

  • 線程通過CAS競爭進入 _owner，失敗則進入 _EntryList 阻塞。

四、鎖升級過程（優化重點！）
Java 6后引入自適應自旋鎖、鎖消除、鎖粗化等優化，鎖狀態存儲在對象頭Mark Word中。

升級流程：

1、無鎖：初始狀態

2、偏向鎖（Biased Lock）

• 場景：只有一個線程訪問

• 原理：在Mark Word存儲線程ID，避免CAS操作

3、輕量級鎖（Lightweight Lock）

• 場景：多線程交替執行，無實際競爭

• 原理：通過CAS自旋嘗試獲取鎖（避免線程阻塞）

4、重量級鎖（Heavyweight Lock）

• 場景：多線程競爭激烈
• 原理：競爭失敗線程進入阻塞隊列，依賴操作系統Mutex實現

五、 優缺點

優點	缺點
語法簡單，自動釋放鎖	無法中斷等待鎖的線程
JVM原生支持，穩定性高	非公平鎖（可能導致線程饑餓）
鎖升級機制優化低競爭場景性能	只能綁定一個條件變量（wait/notify）
	高競爭時升級重量級鎖性能下降

六、與ReentrantLock對比

特性	synchronized	ReentrantLock
實現	JVM層面	JDK API（AQS實現）
鎖中斷	? 不支持	? lockInterruptibly()
公平鎖	? 非公平	? 可選公平/非公平
條件變量	? 單條件	? 多條件（newCondition()）
鎖超時	? 不支持	? tryLock(timeout)