Java Synchronized详解：同步机制、锁膨胀与优化

Java关键字`synchronized`是实现线程同步的核心机制，它确保了在同一时刻只有一个线程能访问被锁定的代码块或方法，这对于避免多线程环境中的数据竞争和一致性问题至关重要。以下是关于`synchronized`的详细解释： 1. **定义与特性** - `synchronized`定义：在Java中，它是用来声明代码块或方法是线程安全的，通过控制对特定资源（对象）的访问权限，实现了并发控制。 - 特性： - 原子性：`synchronized`确保操作的完整性，一次请求要么全部完成，要么不执行，防止中间状态的混乱。 - 可见性：在解锁前，`synchronized`确保所有线程看到的是同步更新后的最新状态。 - 有序性：`synchronized`解决了重排序问题，确保在多线程环境中操作的执行顺序与单线程下一致。 2. **用法与实现** - 对象监视器（Monitor）：在HotSpot JVM实现中，`synchronized`的底层是基于对象监视器的，每个对象都有一个监视器，一个时间片内只有一个线程能持有该监视器。 - 三种用法： - 静态方法：修饰静态方法的`synchronized`作用于类，而不是实例。 - 成员方法：修饰成员方法的`synchronized`作用于该方法所属的对象实例。 - 同步代码块：直接定义`synchronized`代码块，可以更灵活地控制同步范围。 3. **锁的获取与释放** - 当进入同步代码前，线程尝试获取锁，若已有线程持有，则线程会被阻塞直到锁被释放。 - 代码执行完成后，锁的计数器减一，表示该线程已释放锁。如果是偏向锁，当线程释放时可能升级为普通锁，导致其他等待线程竞争。 4. **锁膨胀与优化** - 锁膨胀是当一个对象被多个线程共享并持有锁时，可能导致额外的锁竞争。Java通过偏向锁来优化，减少锁的竞争，提高并发性能。 - 当一个线程释放偏向锁时，可能引发锁膨胀，因为其他线程可能需要重新争夺锁。 总结起来，`synchronized`是Java中实现线程同步的关键，通过控制对共享资源的访问，保证了并发环境中的数据一致性。理解锁的原理、如何使用以及锁膨胀的概念有助于开发高性能、低冲突的多线程应用程序。