synchronized用法与线程同步原理详解

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synchronized 是 Java 基于 Monitor 实现的可重入独占锁，保障原子性、可见性、有序性；分修饰实例方法（锁 this）、静态方法（锁 Class）、同步代码块（显式指定锁对象）三种用法，底层对应 ACC_SYNCHRONIZED 标志或 monitorenter/monitorexit 指令，支持锁升级，但不支持中断、超时与公平策略。

synchronized 是 Java 内置的线程同步机制，用来保障多线程环境下临界区代码的原子性、可见性和有序性。它本质是基于对象监视器（Monitor）实现的可重入独占锁，用法简单但底层逻辑清晰。

三种典型用法及对应锁对象

关键不在“怎么写”，而在于“锁住谁”——锁对象决定了竞争范围：

• 修饰实例方法：隐式锁定 this（当前对象实例）。不同实例之间互不影响，同一实例的多个 synchronized 实例方法串行执行。
• 修饰静态方法：锁定当前类的 Class 对象（如 MyClass.class）。所有该类的实例共享这一把锁，适用于控制类级别资源访问。
• 修饰同步代码块：显式指定任意非 null 对象作为锁，例如 synchronized(obj) { ... }。粒度更细，灵活性高，推荐用于仅需保护部分逻辑的场景。

底层靠 Monitor 和字节码指令协作

编译后，synchronized 的实现分两类：

• 同步方法：在方法的常量池中添加 ACC_SYNCHRONIZED 标志。JVM 执行时自动检查该标志，进入前尝试获取 Monitor，退出时自动释放。
• 同步代码块：由 monitorenter 和 monitorexit 两条字节码指令控制。每进入一次，Monitor 的计数器 +1；每退出一次，计数器 -1；计数器归零时锁才真正释放。

每个 Java 对象头（Mark Word）都关联一个 Monitor，其状态会随竞争情况在无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁之间升级。

它能保证什么，又不能替代什么

synchronized 提供三大保障：

• 互斥性：同一时刻最多一个线程持有锁，确保临界区不被并发修改；
• 可见性：加锁前会清空本地内存，解锁前强制刷回主内存，使变量修改对其他线程可见；
• 有序性：禁止锁内代码与锁外代码发生指令重排（happens-before 规则）。

但它不是万能的：无法中断等待中的线程、不支持超时获取、默认非公平、也无法像 ReentrantLock 那样灵活绑定多个条件队列（Condition）。

实用建议：别滥用，也别怕用

• 优先考虑同步代码块而非整个方法，缩小锁范围，提升并发吞吐；
• 避免锁住 String、常量或全局容器等可能被外部共享的对象；
• 若需响应中断、超时或公平策略，应切换到 java.util.concurrent.locks.ReentrantLock；
• 注意死锁风险：多个锁嵌套时，务必保持一致的加锁顺序。

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