java多线程锁synchronized

Java多线程锁synchronized

引言

在Java多线程编程中，为了保证多个线程之间的数据同步和顺序执行，我们需要使用锁机制。synchronized关键字是Java语言提供的一种锁机制，它能够确保同一时间只有一个线程可以访问被锁定的代码块或方法。

本文将介绍synchronized关键字的用法和原理，以及如何正确地使用它来实现线程安全的代码。我们将通过代码示例和图表来详细解释synchronized的各种用法和特性。

理解synchronized

synchronized关键字是Java语言提供的一种内置锁机制，它可以用来修饰代码块或方法。当一个线程进入被synchronized修饰的代码块或方法时，它将会自动获取锁，其他线程需要等待前一个线程释放锁才能继续执行。

使用synchronized关键字的目的是为了保证多个线程之间的数据同步，防止出现竞态条件（Race Condition）。竞态条件是指多个线程同时访问共享资源，由于执行顺序不确定或操作不完整，导致最终的结果出现异常或不一致。

synchronized关键字的用法

synchronized关键字可以用于修饰代码块或方法，下面分别介绍这两种用法。

代码块的同步

我们可以使用synchronized关键字来修饰一段代码块，以保证同一时间只有一个线程可以执行该代码块。代码块的格式如下：

synchronized (锁对象) {
    // 需要同步的代码
}

在代码块中，我们需要指定一个锁对象，该对象用于控制线程的访问，只有获取到锁对象的线程才能执行代码块。如果多个线程使用同一个锁对象，它们将会互斥地执行代码块。

下面是一个使用synchronized关键字修饰代码块的示例：

public class SynchronizedExample {
    private int count = 0;

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

在上面的示例中，我们将synchronized关键字应用于increment()方法内的代码块。使用this作为锁对象，确保同一时间只有一个线程可以执行count++操作。

方法的同步

除了代码块以外，synchronized关键字还可以直接修饰方法，用于实现对整个方法的同步。修饰方法时，synchronized关键字的位置在访问修饰符和返回类型之间。例如：

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

上面的示例中，我们直接在increment()方法前加上了synchronized关键字，表示该方法是同步的。与代码块的同步类似，同一时间只有一个线程可以执行被修饰的方法。

synchronized关键字的原理

为了更好地理解synchronized关键字的原理，我们需要了解Java对象头和锁的关系。

在Java虚拟机中，每个对象都有一个对象头，用于存储对象的元数据信息，其中包括锁信息。当一个对象被synchronized修饰时，对象头中的锁信息会被设置为被修饰的状态。

当一个线程想要执行一个被synchronized修饰的代码块或方法时，它首先需要尝试获取对象的锁。如果锁状态为被锁定状态，那么线程将会被阻塞，进入到等待队列中。当锁状态为可用状态时，线程将会获取到锁，并执行同步代码。

当一个线程执行完同步代码后，它会释放锁，将锁状态设置为可用状态，唤醒等待队列中的其他线程，让它们有机会获取锁并执行同步代码。

需要注意的是，synchronized关键字修饰的是对象，而不是代码