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synchronized的实现原理

article 2024/9/25 13:20:01

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synchronized

synchronized 是 JVM 的内置锁，基于 Monitor 机制实现。每一个对象都有一个与之关联的监视器 (Monitor)，这个监视器充当了一种互斥锁的角色。当一个线程想要访问某个对象的 synchronized 代码块，首先需要获取该对象的 Monitor。如果该 Monitor 已经被其他线程持有，则当前线程将会被阻塞，直至 Monitor 变为可用状态。当线程完成 synchronized 块的代码执行后，它会释放 Monitor，并把 Monitor 返还给对象池，这样其他线程才能获取 Monitor 并进入 synchronized 代码块。

作用

synchronized也叫同步锁，解决的是多个线程之间对资源的访问一致性。换句话说，就是保证在同一时刻，被synchronized修饰的方法或代码块只有一个线程在执行，其他线程必须等待，解决并发安全问题。

原理

synchronized的实现是基于对象内部的锁（也称为监视器锁），每个锁关联着一个对象实例。
当synchronized作用于对象时，它就会尝试获取这个对象的锁，如果锁没有被其他线程占用，则当前线程获取到锁，并可以执行同步代码块；如果锁已经被其他线程占用，那么当前线程就会阻塞在同步块之外，直到获取到锁才能进入同步块。
synchronized还支持作用于类上，此时它锁住的是整个类，而不是类的某个实例。在这种情况下，由于只有一个锁存在，所以所有使用该类的线程都需要等待锁的释放。
在JVM内部，每个Java对象都有头信息，其中包含了对象的一些元信息和状态标志。synchronized通过修改头信息的状态标志来实现锁的获取和释放。
synchronized还支持可重入性，即在同一个线程中可以多次获取同一个锁，这样可以避免死锁问题。
Java虚拟机会通过锁升级的方式来提升synchronized的效率，比如偏向锁、轻量级锁和重量级锁等机制，使得在竞争不激烈的情况下，synchronized的性能可以达到与非同步代码相当的水平。