synchronized关键字的实质及用法

《深入理解Java中的synchronized关键字》 在Java编程语言中，`synchronized`关键字是用于实现线程同步的重要工具，它的本质在于确保多线程环境下的数据一致性与安全性。通过`synchronized`，我们可以控制对共享资源的访问，避免并发问题，如数据竞争和死锁。本文将详细探讨`synchronized`的关键特性、用法以及它在实际开发中的应用。 1. **synchronized的两种使用方式** - **方法同步**：在方法声明前加上`synchronized`关键字，这将使得整个方法成为同步方法，每次只有一个线程可以执行该方法。 ```java public synchronized void someMethod() { // ... } ``` - **代码块同步**：使用`synchronized`关键字包围代码块，锁定对象是显式指定的，这样可以更精确地控制锁定范围。 ```java synchronized (someObject) { // ... } ``` 2. **监视器锁机制** `synchronized`的实现基于JVM的监视器锁（Monitor），它依赖于每个对象都有一个与之关联的内置锁。当线程进入同步代码块或同步方法时，会获取到对应的锁，执行完后释放。其他线程在获取到锁之前会被阻塞等待。 3. **互斥性** 由于监视器锁的机制，`synchronized`保证了在同一时刻，只有一个线程能执行特定的同步代码，实现了线程间的互斥。 4. **可见性** 当一个线程在同步块中修改了共享变量，其他线程在离开同步块之前能够看到这些修改。这是Java内存模型（JMM）的一部分，确保了数据的一致性。 5. **死锁预防** 虽然`synchronized`可以防止数据竞争，但如果不小心，也可能导致死锁。合理地使用同步和避免持有多个锁是预防死锁的关键。 6. **锁升级与优化** Java虚拟机为了提高性能，会进行锁的优化。例如，从偏向锁到轻量级锁再到重量级锁的升级，目的是在大多数没有竞争的情况下减少锁带来的开销。 7. **ReentrantLock** Java 5引入了`java.util.concurrent.locks.ReentrantLock`，它提供了与`synchronized`相似的功能，但具有更多高级特性，如可中断的等待、公平锁等。在某些情况下，ReentrantLock可能比`synchronized`更适合。 8. ** volatile与synchronized的区别** `volatile`关键字确保了变量的可见性，但不能保证原子性。`synchronized`则可以保证原子性和可见性，但会带来更高的开销。根据实际需求选择合适的方式。 9. **使用场景** - 当多个线程访问同一共享资源时，确保数据的完整性。 - 避免并发条件下的数据竞争，如计数器、状态标志等。 - 实现线程安全的数据结构，如线程安全的队列、栈等。 总结，`synchronized`是Java中实现线程同步的重要机制，它的核心在于监视器锁和互斥性。理解和合理使用`synchronized`能够帮助我们构建稳定、高效的多线程程序，但同时也要注意避免潜在的死锁和性能问题。在实际编程中，应结合具体场景选择`synchronized`或者`ReentrantLock`等同步工具。