Java多线程同步控制：synchronized关键字深入解析

原创男娘i 2024-11-11 19:36 28阅读 0赞

Java中的`synchronized`关键字是一个非常重要的同步控制机制，用于控制多个线程对共享资源的访问，以确保在任何时刻只有一个线程能够执行某个特定的代码块或方法。以下是`synchronized`关键字的一些深入解析：

###1.基本用法- **方法同步**：当一个实例方法被声明为`synchronized`时，那么每次只有一个线程可以执行该方法。
 ```java public synchronized void myMethod() {
// 方法体 }
 ```
- **代码块同步**：可以使用`synchronized`关键字同步一个代码块，这允许更细粒度的控制。
 ```java public void myMethod() {
 synchronized(this) {
//同步代码块 }
 }
 ```###2.锁的获取和释放- 当一个线程执行到`synchronized`方法或代码块时，它会尝试获取锁（通常是一个对象的内部锁）。如果锁已经被其他线程持有，则当前线程会阻塞，直到锁被释放。
- 当线程执行完`synchronized`代码后，它会释放锁，允许其他线程获取该锁。

###3.锁的粒度- **对象锁**：`synchronized`关键字可以用于对象实例，此时锁是对象实例的内部锁。
- **类锁**：`synchronized`关键字也可以用于`static`方法或代码块，此时锁是当前类的`Class`对象的锁，所有该类的实例共享同一个锁。

###4.锁的可见性- `synchronized`关键字确保了对共享变量的修改对其他线程是可见的。当一个线程释放锁时，它会刷新工作内存中的共享变量到主内存中，而获取锁的线程会从主内存中读取最新的值。

###5.锁的重入性- `synchronized`关键字支持锁的重入性，即同一个线程可以多次获取同一个锁，而不会阻塞。

###6.锁的公平性- Java中的`synchronized`锁默认是非公平的，这意味着线程获取锁的顺序是不确定的。但是，可以通过`ReentrantLock`类来实现公平锁。

###7.性能问题- `synchronized`关键字可能会导致性能问题，因为它涉及到操作系统层面的阻塞和唤醒操作。在高并发场景下，可以考虑使用`java.util.concurrent`包中的其他并发工具，如`ReentrantLock`、`Semaphore`等。

###8.锁的优化- Java虚拟机（JVM）对`synchronized`进行了优化，例如轻量级锁、偏向锁和自旋锁等，以减少获取和释放锁的开销。

###9.与`volatile`关键字的关系- `synchronized`关键字和`volatile`关键字都与内存可见性有关，但它们的作用不同。`synchronized`确保了原子性和可见性，而`volatile`只确保了可见性，不保证原子性。

###10.替代方案- 在某些情况下，可以使用`java.util.concurrent`包中的其他并发工具来替代`synchronized`，例如`ReentrantLock`、`ReadWriteLock`等，这些工具提供了更多的灵活性和控制。

理解`synchronized`关键字的这些方面可以帮助你更好地控制多线程程序中的同步问题，提高程序的并发性和性能。