最通俗易懂的synchronized原理解析

本文深入解析Java中的synchronized关键字的工作原理。synchronized是Java的内置锁机制,属于重量级锁,同时也是可重入锁。文章通过示例代码及字节码分析了synchronized在修饰方法与代码块时的不同表现形式,以及其背后的Monitor机制。

之前有文章写过synchronized的作用,这里不多说了,直接开始讲原理。

synchronized是Java的内置锁,是重量级锁,也是可重入锁。性能上不如Lock这种显示锁,而且缺乏许多功能,但是其优点是使用便捷。

首先看一段代码及其字节码:

public class SynchronizedTest {
    
    public synchronized void fun1(){

    }

    public void fun2(){
        synchronized (this){

        }
    }
}

(一)可以看到当synchronized修饰代码块时,会先执行monitorenter,退出时会执行monitorexit。

这里就要说到Java的内置监视器Monitor了,每个对象都有一个内置监视器Monitor,内部有一个计数器。

1、若计数器的值为0,则说明没有线程进入,当前线程可以成为Monitor的持有者,进入代码块,计数器+1。

2、若当前线程持有该Monitor,且计数器不为零,则可重入,计数器加一。

3、当前线程执行完该代码块,执行monitorexit语句,计数器减一。

4、若线程既没有持有monitor,计数器值也不为零,则进入阻塞状态,等待其他线程释放锁。

(二)synchronized修饰方法时,并没有显示的写出moniter的操作,而是在该Class文件的方法表中将该方法的access_flags字段中的synchronized的标志位置为1,表示该方法是同步对象,并且使用该方法的对象(非static方法)或使用该方法的对象所属的Class在JVM内部的对象 作为锁对象。


<think>嗯,用户问的是Java中的synchronized关键字,我得先回忆一下相关知识。首先,synchronized是用来处理多线程同步的,确保线程安全。应该从它的作用开始讲,比如同步方法、代码块,还有对象、类的区别。 然后,可能需要解释为什么需要synchronized,比如防止数据竞争,保证子性、可见性、有序性。这里要联系到JMM(Java内存模型),不过用户可能不需要太深入,但至少得提到这些概念。 接下来,应用场景,比如实例方法同步、静态方法同步、同步代码块。要分别举例子说明,比如用synchronized修饰方法和代码块的区别,以及使用不同对象作为的情况。 还有需要注意的地方,比如的范围过大可能影响性能,或者死的问题。不过用户可能更关注基本用法,所以这部分可以简单带过,但还是要提醒注意事项。 用户可能对的机制不太清楚,比如对象监视器(monitor)的概念,每个对象都有一个monitor,进入synchronized块需要获取monitor的所有权。这部分需要解释清楚,但不要过于底层。 可能还需要比较一下synchronized和Lock接口的区别,比如synchronized是关键字,自动释放,而Lock需要手动释放,不过用户没有问这个,可能暂时不需要展开。 另外,要纠正一些常见的误解,比如synchronized只是对象,而不是代码。同一个对象的synchronized方法会被串行访问,不同对象则不会互相影响。静态方法的是类对象,所以所有实例都会被影响。 后,总结一下使用synchronized佳实践,比如尽量减小同步范围,使用私有对象作为,避免住公共资源或类对象,除非必要。可能还要提到在Java 5之后synchronized的优化,比如偏向、轻量级重量级的升级过程,但用户可能不需要太详细,所以简单提一下性能改进即可。 需要确保例子正确,比如同步代码块的写法,对象的使用。可能还要注意语法是否正确,比如synchronized后面的括号里的对象,或者直接修饰方法时的隐式对象。 总之,结构应该是先介绍synchronized的作用,然后用法,包括方法和代码块,再讲的机制,注意事项,后应用场景和佳实践。确保语言通俗易懂,例子清晰,避免过于技术化的术语,但又要准确。</think>Java 中的 `synchronized` 是用于实现线程同步的关键字,主要用于解决多线程环境下的**数据竞争**和**子性**问题。以下是分步解: --- ### 一、`synchronized` 的核心作用 1. **互斥访问** 确保同一时刻只有一个线程能访问被保护的代码或对象,避免并发修改导致数据不一致。 2. **内存可见性** 通过同步机制强制线程从主内存读取共享变量,而不是使用本地缓存。 3. **子性** 保证同步代码块内的操作不可分割,要么全部执行,要么完全不执行。 --- ### 二、`synchronized` 的用法 #### 1. 同步实例方法 - **对象**:当前实例(`this`) - **适用场景**:保护实例变量的线程安全。 ```java public synchronized void add(int value) { this.count += value; } ``` #### 2. 同步静态方法 - **对象**:类的 `Class` 对象(如 `MyClass.class`) - **适用场景**:保护静态变量的线程安全。 ```java public static synchronized void staticMethod() { // 操作静态变量 } ``` #### 3. 同步代码块 - **对象**:可以是任意对象(建议用私有对象,避免外部干扰) - **适用场景**:减少的粒度,提升性能。 ```java private final Object lock = new Object(); public void doSomething() { synchronized(lock) { // 需要同步的代码 } } ``` --- ### 三、底层理 1. **监视器Monitor)** - 每个 Java 对象都与一个监视器关联。 - 线程进入 `synchronized` 块时,需先获取对象的监视器;退出时自动释放。 2. **字节码实现** - 通过 `monitorenter` 和 `monitorexit` 指令实现的获取和释放。 --- ### 四、注意事项 1. **的范围** 尽量缩小同步代码块的范围,避免不必要的性能损耗。 2. **死风险** 避免嵌套获取多个,或确保所有线程以相同顺序获取。 3. **对象的选择** - 不要使用字符串常量或基本类型包装类(如 `Integer`)作为。 - 建议用 `private final Object` 作为专用。 --- ### 五、典型应用场景 1. **单例模式的双重检查(Double-Checked Locking)** ```java public class Singleton { private static volatile Singleton instance; public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized(Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` 2. **线程安全的计数器** ```java public class Counter { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; } } ``` --- ### 六、与 `Lock` 的区别 | 特性 | `synchronized` | `Lock` | |--------------------|-------------------------|--------------------------| | 获取方式 | 自动获取和释放 | 需手动调用 `lock()`/`unlock()` | | 可中断性 | 不支持 | 支持 | | 公平性 | 非公平 | 可配置公平策略 | | 条件变量 | 通过 `wait()`/`notify()` | 通过 `Condition` 类 | --- ### 七、性能优化(Java 6+) - **升级机制**: 偏向 → 轻量级重量级,根据竞争情况动态调整,减少开销。 --- 通过合理使用 `synchronized`,可以有效解决多线程并发问题,但需结合具体场景权衡性能与安全性。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值