本文详细介绍了Java中的synchronized关键字，解释了其如何实现线程间的同步操作，并探讨了它在实例对象与类对象上的不同作用范围。同时，文章还介绍了synchronized在字节码层面的具体实现方式。
Synchronized
- 在java中synchronized关键词具有使每个线程依次排队操作共享变量的功能。
一、Synchronized使用
- 当锁住的是实例对象，它是作用于该实例的范围，其它不同的实例对象仍然可以执行。
- 当锁住的是类对象，他是作用于某个类的范围，只要是该类的实例对象都会受到影响。
二、Synchronized原理
当使用了synchronized，会在生成的class信息中出现下面两种情况：
（1）同步代码块使用了monitorenter和monitorexit指令实现。
代码：
class信息中：
（2）同步方法中依靠方法修饰符上ACC_SYNCHRONIZED实现。
代码：
class信息中：
备注：
1）Synchronized的自旋是怎么实现的？代码如何实现
在Java中，synchronized关键字的底层实现确实涉及自旋优化，但这一过程是由JVM自动管理的，开发者无需手动编写自旋代码。以下是其实现原理及代码示例：
synchronized自旋的实现原理：
1-1）锁升级机制：
- 偏向锁：首次访问时标记线程ID，无竞争时直接进入。
- 轻量级锁（自旋锁）：当发生轻微竞争时，线程通过CAS自旋尝试获取锁。
- 重量级锁：自旋失败后，锁升级为操作系统级别的互斥锁，线程进入阻塞状态。
1-2）自旋的实现：
- 轻量级锁阶段，JVM会让未获取锁的线程执行忙循环（自旋），通过CAS（Compare-And-Swap）操作不断检查锁状态。
- CAS通过硬件指令（如x86的
cmpxchg）保证原子性，确保只有一个线程能成功修改锁标志。
1-3）自适应自旋优化：
- JVM会根据锁的历史状态动态调整自旋次数（如之前自旋成功则允许更长时间的自旋）。
2）Wait/notify/notifyAll方法需不需要被包含在synchronized块中？这是为什么
在Java中，wait()、notify()和notifyAll()方法必须被包含在synchronized块或同步方法中，否则会抛出IllegalMonitorStateException异常。
2-1）锁的持有是前提条件
wait()和notify()的语义要求线程必须 先持有对象的监视器锁（Monitor Lock）才能调用这些方法。- 直接原因：若未持有锁，调用这些方法会触发
IllegalMonitorStateException。 - 底层逻辑：这些方法依赖锁机制实现线程间协作，锁的存在保证了线程对共享资源的安全访问。
2-2）保证操作的原子性
wait()方法会释放当前锁并让线程进入等待状态，而notify()会唤醒其他等待线程。- 这两个操作必须在一个原子步骤中完成，否则可能导致：
-
- 竞态条件（Race Condition）：例如，线程A调用
notify()后，线程B尚未进入等待状态，导致通知丢失。 - 数据不一致：共享资源的状态可能在未同步的情况下被意外修改。
- 竞态条件（Race Condition）：例如，线程A调用
2-3）内存可见性
synchronized块不仅提供互斥，还确保内存可见性（通过happens-before规则）。- 若不在同步块中调用
wait()或notify()，线程可能无法感知其他线程对共享变量的修改（如缓存不一致问题）。
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