synchronized关键字使用剖析

本文详细介绍了Java中的synchronized关键字,包括其两种主要用法:synchronized方法和synchronized代码块。探讨了它们如何帮助实现线程同步,防止数据竞争条件,并讨论了synchronized方法的局限性及synchronized代码块的优势。
synchronized 关键字 ,代表这个方法加锁,相当于不管哪一个线程(例如线程A),运行到这个方法时,都要检查有没有其它线程B(或者C、 D等)正在用这个方法,有的话要等正在使用synchronized方法的线程B(或者C 、D)运行完这个方法后再运行此线程A,没有的话,直接运行。它包括两种用法:synchronized 方法和 synchronized 块。

 

 

主要有两种用法:synchronized方法和synchronized代码块

 

对于synchronized方法,有如下作用:

public synchronized void syncCounter(int newVal){
		System.out.println("synchronized方法...");
	}

 

确保了同一时刻对于每一个类实例,其所有声明为 synchronized 的成员函数中至多只有一个synchronized方法处于可执行状态(因为至多只有一个能够获得该类实例对应的锁),从而有效避免了类成员变量的访问冲突(只要所有可能访问类成员变量的方法均被声明为 synchronized)。

synchronized 方法也有它的缺陷
若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率,典型地,若将 线程 类的方法 run() 声明为 synchronized ,由于在线程的整个 生命期 内它一直在运行,因此将导致它对本类任何 synchronized 方法的调用都永远不会成功。当然我们可以通过将访问类 成员变量 的代码放到专门的方法中,将其声明为 synchronized ,并在主方法中调用来解决这一问题,但是 Java 为我们提供了更好的解决办法,那就是 synchronized 块。

 

 

对于synchronized代码块:

synchronized 块是这样一个代码块,其中的代码必须获得对象 syncObject (如前所述,可以是类实例或类,eg. this)的锁方能执行,具体机制同前所述。由于可以针对任意代码块,且可任意指定上锁的对象,故灵活性较高。

int i=100,userId=2;
	String userName="SyncMM";
	public void methodName(){
		synchronized(this){
			i++;
			System.out.println("Synchronized param i:"+i);

		}
		System.out.println("userName:"+userName);
	}


 

未完待续!
<think>嗯,用户问的是“synchronized关键字有用吗”。首先,我需要确认用户对Java的synchronized关键字有多少了解。可能用户是刚开始学习多线程编程,或者在项目中遇到了并发问题,想了解如何解决。 用户之前的问题是关于Oracle数据库的流水号并发控制,现在转向Java的synchronized,可能是在应用中遇到了多线程环境下数据不一致的问题,想了解这个关键字是否能帮助解决。或者他们可能正在比较不同的并发控制方法,比如数据库的锁和Java的锁机制。 首先,我需要解释synchronized的作用,它是Java中用来实现线程同步的关键字,可以修饰方法或代码块,确保同一时间只有一个线程执行该段代码,避免竞态条件和数据不一致。 接下来要考虑用户可能的疑问:在什么情况下使用synchronized有效?比如单机多线程环境下,保证共享资源的互斥访问。但如果是分布式系统,synchronized就不适用了,需要用分布式锁。用户可能混淆了不同层次的锁机制,需要明确应用场景。 还要提到synchronized的缺点,比如性能开销,可能导致的死锁问题,以及它的使用方式(方法级别或代码块级别),以及JDK版本中对其的优化,比如锁升级过程(偏向锁、轻量级锁、重量级锁),这样用户能了解它在不同竞争情况下的表现。 另外,用户可能想知道替代方案,比如ReentrantLock,或者并发容器类,这些在特定场景下可能更高效或灵活。需要比较synchronized与其他机制的优缺点,帮助用户根据具体情况选择。 可能用户的实际问题是在高并发环境下使用synchronized导致性能下降,或者在分布式系统中误用synchronized没有效果。需要举例说明适用场景和限制,避免用户错误应用。 总结来说,回答需要涵盖synchronized的作用、适用场景、优缺点、替代方案,并结合用户之前的问题,说明在单机环境下正确使用synchronized可以解决并发问题,但在分布式或需要更高性能的场景下可能需要其他方案。</think>--- ### 🔍 **`synchronized` 关键字的作用与适用场景** `**synchronized**` 是 Java 中实现线程同步的核心关键字,**用于解决多线程环境下的共享资源竞争问题**。其核心功能是 **通过互斥锁(Monitor Lock)确保同一时间只有一个线程能访问被保护的代码块或方法**,从而避免数据不一致或逻辑错误。 --- ### ✅ **`synchronized` 关键字的有效性** #### **1. 单机多线程环境下有效** - **典型场景**:单 JVM 内的线程竞争共享资源(如单服务实例的计数器、缓存操作等)。 - **示例**: ```java public class Counter { private int count = 0; // 修饰实例方法(锁对象为当前实例) public synchronized void increment() { count++; } // 修饰静态方法(锁对象为类的 Class 对象) public static synchronized void staticIncrement() { /*...*/ } // 修饰代码块(显式指定锁对象) public void blockIncrement() { synchronized (this) { count++; } } } ``` - **作用**:确保多个线程调用 `increment()` 时,`count` 的修改是原子性的。 #### **2. 分布式环境无效** - **原因**:`synchronized` 仅作用于 **单 JVM 的线程间同步**,无法跨进程或跨机器。 - **替代方案**:使用分布式锁(如 Redis 的 RedLock、ZooKeeper 的临时有序节点)。 #### **3. 适用场景总结** | 场景 | 是否适用 | 说明 | |-------------------------|------------------|----------------------------------------| | 单机多线程共享资源竞争 | ✔️ 适用 | 通过锁对象实现互斥访问 | | 跨 JVM 或分布式系统 | ❌ 不适用 | 需依赖分布式锁、数据库锁等机制 | | 高并发低冲突场景 | ✔️ 适用(需优化) | 结合锁粗化、锁消除等 JVM 优化策略 | | 高并发高冲突场景 | ⚠️ 慎用(性能差) | 可能因频繁锁竞争导致吞吐量下降 | --- ### ⚠️ **`synchronized` 的局限性** #### **1. 性能问题** - **锁竞争开销**:线程获取锁失败时,会进入阻塞状态,触发上下文切换(CPU 资源浪费)。 - **优化手段**: - **锁细化**:缩小同步代码块范围(如只保护共享变量操作)。 - **锁粗化**:合并相邻的同步块(减少锁获取/释放次数)。 #### **2. 死锁风险** - **典型场景**:多个线程互相持有对方需要的锁资源。 ```java // 线程 A synchronized (lock1) { synchronized (lock2) { /*...*/ } } // 线程 B synchronized (lock2) { synchronized (lock1) { /*...*/ } } ``` - **规避方法**:按固定顺序获取锁、设置超时机制(如 `tryLock`)。 #### **3. 功能局限性** - **不可中断**:线程阻塞后无法被外部中断(需依赖 `Lock` 接口的 `lockInterruptibly()`)。 - **不可重入性**:已持有锁的线程可重复进入同步代码(实际支持可重入,但需注意嵌套次数)。 --- ### 🆚 **`synchronized` vs. `ReentrantLock`(显式锁)** | 特性 | `synchronized` | `ReentrantLock` | |---------------------|-------------------------------------|------------------------------------------| | **锁获取方式** | 隐式(自动加锁/释放) | 显式(需调用 `lock()` 和 `unlock()`) | | **公平性** | 非公平锁(默认) | 支持公平锁与非公平锁 | | **条件变量** | 通过 `wait()`/`notify()` 实现 | 支持多个 `Condition` 队列(更灵活) | | **锁超时** | 不支持 | 支持 `tryLock(timeout)` | | **性能** | JDK 6+ 优化后接近显式锁 | 高并发下吞吐量略优 | --- ### 📝 **最佳实践** 1. **优先使用 `synchronized`** - **简单场景**:代码简洁,无需手动释放锁,适合大多数单机并发需求。 2. **复杂场景选择 `ReentrantLock`** - **需要超时、公平锁、条件队列** 时使用。 3. **避免锁嵌套** - 减少死锁风险,保持同步块逻辑简单。 4. **监控锁竞争** - 使用工具(如 JConsole、VisualVM)分析线程阻塞状态,优化锁粒度。 --- ### 🌰 **示例:`synchronized` 的锁升级过程(JDK 6+ 优化)** 1. **无锁状态**:初始时对象未被任何线程访问。 2. **偏向锁**:第一个线程访问时,对象头记录线程 ID(避免 CAS 操作)。 3. **轻量级锁**:发生竞争时,通过 CAS 自旋尝试获取锁。 4. **重量级锁**:自旋失败后,升级为操作系统级互斥锁(线程阻塞)。 通过锁升级,`synchronized` 在低竞争场景下性能接近无锁,高竞争时退化为互斥锁保证安全。 --- ### **总结** **`synchronized` 在单机多线程环境下是有效的同步工具**,但其适用性需结合场景评估: - **简单、低冲突场景**:直接使用 `synchronized`,代码简洁高效。 - **高并发、复杂需求**:选择 `ReentrantLock` 或并发工具类(如 `AtomicInteger`、`ConcurrentHashMap`)。 - **分布式系统**:需依赖外部协调服务(如 Redis、ZooKeeper)实现跨进程同步。
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