目錄

一、核心作用

二、實現原理：基于"對象鎖"

三、使用方式

四、鎖的優化

五、優缺點

六、總結

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synchronized 是 Java 中用于解決多線程并發安全問題的核心關鍵字，它的主要作用是實現線程間的同步，確保多個線程在訪問共享資源時的安全性。

一、核心作用

1. 保證原子性
   被 synchronized 修飾的代碼塊或方法，在同一時間只能被一個線程執行，確保代碼塊內的操作不會被其他線程中斷，從而保證操作的原子性（不可分割）。
2. 保證可見性
   線程釋放鎖時，會將共享變量的最新值刷新到主內存；線程獲取鎖時，會從主內存重新讀取共享變量的值，避免線程使用"過期"數據。
3. 保證有序性
   通過限制線程執行順序，間接避免了指令重排序導致的并發問題（類似"天然的內存屏障"效果）。

二、實現原理：基于"對象鎖"

synchronized 的核心是"鎖"，Java 中任何對象都可以作為鎖（內置鎖/監視器鎖），其實現依賴于 JVM 中的 對象頭（Mark Word） 和 監視器（Monitor）：

• 對象頭：存儲對象的鎖狀態（無鎖、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖），JVM 通過更新對象頭的標志位來實現鎖的獲取和釋放。
• 監視器（Monitor）：一種同步工具，包含等待隊列（存放阻塞的線程）和持有線程等信息，確保同一時間只有一個線程能持有鎖。

當線程進入 synchronized 代碼時，會嘗試獲取鎖（修改對象頭的鎖狀態）；執行完畢后釋放鎖，其他線程才能競爭鎖。

三、使用方式

1.修飾實例方法

鎖對象是當前實例（this），多個線程訪問同一個實例的該方法時會同步，訪問不同實例則不會。

public synchronized void doSomething() {// 同步代碼
}

2.修飾靜態方法

鎖對象是當前類的 Class 對象（全局唯一），所有線程訪問該靜態方法時都會同步，無論實例是否相同。

public static synchronized void staticMethod() {// 同步代碼
}

3.修飾代碼塊
手動指定鎖對象（可自定義對象），靈活性更高，能縮小同步范圍以減少性能開銷。

public void method() {// 非同步代碼synchronized (lockObject) { // lockObject 可以是任意對象// 同步代碼塊}// 非同步代碼
}

四、鎖的優化

java 6 之后 JVM 對 synchronized 進行了多次優化，使其性能大幅提升：

1. 偏向鎖
   適用于單線程反復獲取鎖的場景。當線程第一次獲取鎖時，標記對象頭為"偏向模式"，記錄線程 ID，后續該線程可直接進入同步代碼，無需競爭。
2. 輕量級鎖
   適用于多線程交替執行同步代碼的場景。線程獲取鎖時，通過 CAS 操作在棧幀中創建鎖記錄并修改對象頭，避免重量級鎖的內核態操作。
3. 重量級鎖
   適用于多線程同時競爭鎖的場景。此時會關聯監視器（Monitor），未獲取鎖的線程會進入阻塞狀態（CPU 開銷較大）。
4. 自適應自旋
   當線程獲取輕量級鎖失敗時，不會立即阻塞，而是自旋重試（空循環），JVM 會根據歷史重試成功率動態調整自旋次數。

五、優缺點

• 優點：
  簡單易用，無需手動釋放鎖；JVM 自動管理鎖的升級和釋放，安全性高；在低并發場景下性能優異。
• 缺點：
  重量級鎖會導致線程阻塞/喚醒（內核態操作），高并發下性能可能下降；鎖的釋放由 JVM 自動完成，無法手動干預（如設置超時）。

六、總結

synchronized 是 Java 并發編程的基礎，通過"對象鎖"機制保證了原子性、可見性和有序性。其底層實現經歷了從重量級鎖到偏向鎖、輕量級鎖的優化，理解 synchronized 的工作原理。

下一篇會詳細介紹synchronized?的實現原理，這里簡單的了解一下synchronized?的理解以及作用