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Synchronized是如何实现线程同步的 ​

synchronized关键字是Java中实现线程同步的基本机制之一。它用于保护共享资源不被多个线程同时访问，从而避免数据不一致和保证线程安全。synchronized可以用于方法和代码块，有助于确保在同一时刻只有一个线程可以进入同步代码块。

实现原理 ​

synchronized基于监视器锁（Monitor Lock）实现，底层依赖于操作系统的互斥锁（Mutex）。每个对象在Java中都与一个隐式的监视器相关联，使用synchronized时，线程需要获得对象的监视器锁，然后才能进入同步代码块。

Java的对象有一个头（Object Header），其中包含一个Mark Word，用于存储锁的信息。锁有不同的状态，包括无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁，JVM会根据竞争情况自动进行状态变换以优化性能。

使用示例 ​

1. 同步方法 ​

使用synchronized直接修饰实例方法或静态方法，以同步整个方法。下面是一个示例：

java
public class Counter {  
    private int count = 0;  

    // Synchronized instance method  
    public synchronized void increment() {  
        count++;  
    }  

    public synchronized int getCount() {  
        return count;  
    }  
}

在这个示例中，increment()和getCount()方法是同步的，这意味着对同一实例的这些方法调用是线程安全的。

2. 同步代码块 ​

为了减少锁的粒度，您可以在方法中使用synchronized代码块，从而只锁住特定的部分。

java
public class Counter {  
    private int count = 0;  
    private final Object lock = new Object(); // 使用自定义锁对象  

    public void increment() {  
        synchronized(lock) {  
            count++;  
        }  
    }  

    public int getCount() {  
        synchronized(lock) {  
            return count;  
        }  
    }  
}

这种方法允许更精细地控制同步范围，常用于只需保护代码的一部分而非整个方法的场景。

同步静态方法 ​

对于静态方法，synchronized锁定的是类对象，因为静态方法属于类，而不是实例。

java
public class Counter {  
    private static int count = 0;  

    // Synchronized static method  
    public static synchronized void increment() {  
        count++;  
    }  

    public static synchronized int getCount() {  
        return count;  
    }  
}

在这个例子中，加锁保护的是整个类Counter的静态成员count，使用类级别的锁来保证线程安全。

注意事项 ​

  1. 性能：使用synchronized可能导致线程阻塞，从而影响程序性能。尽量将synchronized锁的范围缩小，以减少锁竞争。
  2. 死锁风险：错误使用同步可能导致死锁。例如，多个线程在不同的锁上循环等待。要避免持有多个锁，或者确保获取锁的顺序一致。
  3. 原子性和可见性：synchronized不仅保证代码块的原子性，还保证进入同步代码块之前对变量的修改，对于其他线程是可见的。
  4. 公平性：synchronized不保证线程获取锁的公平性，即线程获取锁的顺序不一定按照调用顺序。如果需要严格的公平性控制，可能需要使用ReentrantLock等高级锁。

通过synchronized，我们可以确保共享资源在多线程环境下的安全访问，同时通过合适的使用方式来优化性能和避免常见的多线程问题。

更新: 2024-08-11 19:10:04
原文: https://www.yuque.com/tulingzhouyu/db22bv/bwxdoap45q8ozbtm