Java Synchronized锁机制解析

Java 锁机制主要体现在 `synchronized` 关键字的使用上，它提供了对并发控制的基本支持，确保了多线程环境下的数据一致性。在 Java 中，`synchronized` 可以用于修饰方法或者代码块，起到锁的作用。 1. **synchronized 方法**： - 当一个方法被声明为 `synchronized` 时，意味着同一时间只有一个线程能够执行该方法，其他线程必须等待当前线程执行完毕才能获取锁并执行。这里的锁是对象锁，每个对象都有一个内置锁，当线程进入同步方法时，会自动获取该对象的锁，退出方法时会自动释放锁。 2. **对象锁与类锁**： - 对于非静态（实例）方法，锁住的是对象实例。如果两个线程分别通过不同的实例调用同一个 `synchronized` 方法，它们可以同时执行，因为每个实例有自己的对象锁。 - 对于静态（类）方法，锁住的是类的 Class 对象，意味着所有实例共享同一把锁。因此，任何线程在执行静态同步方法时，其他线程都不能执行该类的其他静态同步方法。 3. **synchronized 代码块**： - 除了同步方法，还可以使用 `synchronized` 代码块来锁定特定的资源。语法如下： ```java synchronized (object) { // 需要同步的代码 } ``` - 这里的 `object` 是监视器对象，可以是任何对象，锁定的是该对象的锁。这样可以更精确地控制锁的范围，提高并发性能。 4. **锁的获取与释放**： - 线程在进入 `synchronized` 代码块或方法时，会尝试获取锁。如果锁已被其他线程持有，该线程会被阻塞，直到锁被释放。 - 当线程执行完同步代码块或方法后，会自动释放锁。在异常情况下，同步代码块或方法提前结束，也会立即释放锁。 5. **锁的公平性与非公平性**： - 默认情况下，Java 的锁是非公平的，即线程获取锁的顺序是不确定的，可能导致某些线程长时间等待。Java 中的 `ReentrantLock` 类允许选择公平锁，使得线程按照等待的顺序获取锁。 6. **锁的升级与优化**： - Java 的锁机制具有自旋锁、偏向锁、轻量级锁和重量级锁等概念。在低并发情况下，锁的开销较小，随着竞争加剧，锁会逐渐升级。这种动态优化策略提高了锁的性能。 7. **死锁**： - 当两个或更多线程互相等待对方释放锁时，就会发生死锁。避免死锁的关键是正确设计线程间的锁顺序，以及避免无限制的等待。 8. **显式锁**： - Java 5 引入了 `java.util.concurrent.locks` 包，提供了 `ReentrantLock`、`ReadWriteLock` 等显式锁，相比内置锁提供了更多的控制和灵活性，如可中断锁、定时锁等待等功能。 9. **线程安全**： - `synchronized` 机制是保证线程安全的一种手段，它确保了在同一时刻只有一个线程能够访问特定的代码块，从而避免了数据竞争问题。 通过理解以上知识点，开发者可以更好地管理和控制并发程序中的线程安全问题，确保程序在多线程环境下正常运行。不过，过度使用锁可能导致程序性能下降，因此在设计时需要权衡同步的粒度和效率。