Java多线程面试:synchronized深度解析
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"这篇文档是关于Java多线程面试中常见的源码知识点,特别是`synchronized`关键字的使用。文档详细解释了`synchronized`如何保证线程安全,以及其在不同场景下的应用方式。" 在Java多线程编程中,`synchronized`关键字扮演着重要的角色,用于控制对共享资源的并发访问,以确保线程安全。它通过锁机制来实现,防止多个线程同时执行特定代码块,从而避免数据不一致性和竞态条件。 1. **synchronized的使用方式** - **同步代码块**:`synchronized`可以用于代码块,即`synchronized (object) { ... }`。这里的`object`是一个对象引用,线程在进入代码块前会尝试获取`object`的锁,如果获取成功,线程才能执行代码块内的内容。如果其他线程已经持有该锁,那么其他试图获取锁的线程将被阻塞,直到锁被释放。 - **同步方法**:`synchronized`也可以修饰方法,这相当于整个方法体都被视为同步代码块,锁的对象是方法所在类的实例(对于非静态方法)或类本身(对于静态方法)。这样,任何时刻只有一个线程能够执行该方法。 2. **synchronized的工作原理** - **监视器锁**:`synchronized`基于Java的内置锁(也称为监视器锁),它通过JVM实现。当一个线程进入同步代码块或方法时,会获取锁并保持,其他线程尝试进入时会被阻塞,直到锁被释放。 - **锁的获取与释放**:线程执行完同步代码块或者抛出异常时,都会释放锁。如果在同步代码块中发生异常,即使没有显式地`catch`异常,也会自动释放锁,然后异常会向上传递。 3. **可重入性**:`synchronized`是可重入的,意味着一个线程已经获得了锁,还可以再次请求同一个锁。例如,一个同步方法内部调用了另一个同步方法,由于它们都锁定的是同一个对象,所以不会发生死锁。 4. **锁优化**:JDK 1.6之后,`synchronized`进行了很多优化,如自旋锁、锁消除、锁粗化等,以提高性能。自旋锁允许线程在获取锁之前等待一段时间,而锁消除则可能完全消除不必要的同步,因为编译器或JVM发现某些同步操作在运行时实际上是无竞争的。 5. **对比其他同步机制**:虽然`synchronized`提供了简单的线程同步,但它的粒度较大,可能会导致性能下降。因此,Java还提供了其他并发工具,如`java.util.concurrent.locks.Lock`接口,提供更细粒度的控制,如可中断锁、公平锁等,但使用起来比`synchronized`复杂。 理解`synchronized`的关键在于掌握其在保证线程安全的同时,如何影响程序的性能和可扩展性。在设计多线程程序时,合理使用`synchronized`可以帮助构建正确且高效的并发系统。
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