Java并发编程深入理解之Synchronized的使用及底层原理详解 下

Java并发编程深入理解之Synchronized的使用及底层原理详解

Synchronized简介

Synchronized是Java中最基本的互斥同步手段，它提供了一种独占的锁机制，同一时刻只能有一个线程访问被同步的代码块，其他线程必须等待当前线程释放锁后才能继续执行。

Synchronized的使用

Synchronized的使用非常简单，只需在方法或代码块前面加上synchronized关键字即可。

同步方法

public synchronized void method() {
    // 一些需要同步的代码
}

使用synchronized关键字修饰方法时，锁对象为当前实例对象。

同步代码块

public void method() {
    synchronized (this) {
        // 一些需要同步的代码
    }
}

使用synchronized关键字修饰代码块时，锁对象为括号中的对象，一般使用this代表当前实例对象。只有拥有锁的线程才能执行被同步的代码块，其他线程必须等待。

Synchronized的底层原理

Synchronized保证了同一时刻只有一个线程执行代码的原因是基于Java中的对象头和monitorenter/monitorexit指令实现的。

对象头

在Java中，每个对象都有一个对象头，对象头包含了两类信息：
- 存储对象的哈希值（HashCode）和锁标记位信息，锁标记位信息用来描述当前对象是否被加锁
- 类型指针，指向对象所属的类或元数据信息

monitorenter/monitorexit指令

monitorenter指令用来获取对象的锁，并将锁计数器+1；而monitorexit指令用来释放锁，并将锁计数器-1。当锁计数器等于0时，表示锁已经被释放。

当一个线程要访问被synchronized修饰的方法或代码块时，JVM首先会尝试获取锁。如果该锁已经被其他线程获得，则当前线程会被阻塞，直到该锁被释放为止。

示例说明

同步方法示例

public class SyncMethodDemo {
    private int count = 0;

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

    public synchronized void decrement() {
        count--;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在SyncMethodDemo类中定义了三个方法：increment、decrement和getCount，increment和decrement方法都通过synchronized关键字修饰，因此它们都是同步方法。这意味着在同一时刻只能有一个线程访问这两个方法，其他线程必须等待。

同步代码块示例

public class SyncBlockDemo {
    private int count = 0;

    public void add() {
        synchronized(this) {
            count++;
        }
    }

    public void subtract() {
        synchronized(this) {
            count--;
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在SyncBlockDemo类中，我们定义了两个方法add和subtract，它们都包含了一个synchronized关键字修饰的同步代码块，锁对象是当前实例对象this。因此在同一时刻只能有一个线程访问add和subtract方法，其他线程必须等待。

以上示例说明了Synchronized的使用方法和底层原理，Synchronized虽然简单，但在保证并发安全方面是非常重要的。