Java并发编程深度解析：synchronized与锁机制详解

**Java并发教程**是一份全面深入的Java编程资源，主要关注于并发编程的核心概念和技术。该教程涵盖了Java中关键的并发控制工具，包括`synchronized`、`volatile`、`ReentrantLock`、乐观锁、悲观锁、锁的粒度、死锁以及线程池等重要知识点。 **synchronized**关键字是Java中用于实现线程同步的关键机制。它主要有以下部分： 1. **底层原理**： - `synchronized`通过JVM的监视器（Monitor）来实现，每个对象都有一个监视器，当一个线程获取到对象的监视器时，其他线程必须等待，直到该线程释放锁。 - 同步块与同步方法的区别在于，同步方法自动获取并释放对象的锁，而同步块需要显式调用`synchonized(this)`来获取锁。 2. **使用方法**： - 通过`synchronized`关键字可以修饰方法或代码块，确保在执行期间对共享资源的独占访问。 - 可以使用`synchronized`静态同步块来同步类的所有实例，或者`synchronized(this)`来同步特定对象实例。 3. **与ReentrantLock的区别**： - `synchronized`是重量级锁，而`ReentrantLock`是更灵活的可重入锁，提供了更细粒度的控制。 - `ReentrantLock`允许更精细的锁管理和中断操作，适合更复杂的并发场景。 4. **锁类型**： - **乐观锁**（如`AtomicInteger`的compareAndSet）假设读多写少，只有在更新时检查是否被其他线程修改。 - **悲观锁**（如`synchronized`）总是先获取锁再进行操作，失败则阻塞等待。 - **独占锁**（排他锁）与**共享锁**（读锁）区分，前者不允许其他线程同时访问，后者允许多个读线程。 5. **公平锁与非公平锁**： - 公平锁按照线程申请顺序分配锁，而非公平锁则优先处理请求者，可能导致不公平。 6. **可重入锁（递归锁）**：`synchronized`在一定条件下支持递归调用，不会导致死锁。 7. **锁的状态**： - **偏向锁**是JDK 5.0引入的优化，当一个线程频繁地获取同一个锁时，可能会转变为偏向锁，提高效率。 - **轻量级锁**是对偏向锁的进一步优化，如果线程被中断或竞争激烈，会升级为重量级锁。 8. **自旋锁与自适应自旋锁**： - 自旋锁会让当前线程继续循环尝试获取锁，直到成功。 - 自适应自旋锁根据历史情况动态调整是否自旋，减少不必要的CPU开销。 9. **锁消除与锁粗化**： - 锁消除是JVM优化，遇到死锁可能时，会移除无用的锁。 - 锁粗化是在锁粒度过小造成频繁上下文切换时，将多个小锁合并为一个大锁，降低开销。 10. **死锁**： - 死锁是指两个或多个线程相互等待对方释放资源，导致所有线程都无法继续执行。 - 避免死锁的方法包括：避免嵌套锁、设定超时时间、按照固定的顺序获取锁等。 11. **Volatile**： - 提供了内存可见性和禁止指令重排序的功能，确保多线程间的数据一致性。 - `volatile`不能保证原子性，需配合其他同步机制使用。 12. **其他并发工具**： - `CAS`（Compare and Swap）原子操作，用于无锁并发编程。 - `ThreadLocal`用于线程局部变量，避免数据共享带来的同步问题，但可能引发内存泄露。 - **线程池**是管理线程的集合，可以复用线程、控制并发度，提高性能和资源利用率。 - **`Executors`框架的使用建议**：阿里巴巴开发者手册建议避免直接使用`Executors`工厂方法创建线程池，因为这可能导致线程池配置不合理，推荐使用`ThreadPoolExecutor`或`newFixedThreadPool`等。 这个教程详细介绍了Java并发编程的基础和高级特性，对于理解和掌握并发编程至关重要。通过学习这些概念，开发者能够有效地避免常见的并发问题，并设计出高效且可靠的多线程程序。