Java多线程面试：synchronized深度解析

"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。