是时候来唠一唠synchronized关键字了,Java多线程的必问考点!

简介: 本文简要介绍了Java中的`synchronized`关键字,它是用于保证多线程环境下的同步,解决原子性、可见性和顺序性问题。从JDK1.6开始,synchronized进行了优化,性能得到提升,现在仍可在项目中使用。synchronized有三种用法:修饰实例方法、静态方法和代码块。文章还讨论了synchronized修饰代码块的锁对象、静态与非静态方法调用的互斥性,以及构造方法不能被同步修饰。此外,通过反汇编展示了`synchronized`在方法和代码块上的底层实现,涉及ObjectMonitor和monitorenter/monitorexit指令。

写在开头

在之前的博文中,我们介绍了volatile关键字,Java中的锁以及锁的分类,今天我们花5分钟时间,一起学习一下另一个关键字:synchronized

synchronized是什么?

首先synchronized是Java中的一个关键字,所谓关键字,就是Java中根据底层封装所赋予的一种具有特殊语义的单词,而synchronized译为同步之意,可保证在同一时刻,被它修饰的方法或代码块只能有一个线程执行,它的使用解决了并发多线程中的三大问题:原子性、可见性、顺序性

很多小伙伴在过往的书籍中可能会看到说synchronized是一种重量级锁,性能差,不建议在代码中使用,其实这是早期的synchronized特点,自JDK1.6之后,synchronized 引入了大量的优化如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销,这些优化让 synchronized 锁的效率提升了很多。因此, synchronized 还是可以在实际项目中使用的,像 JDK 源码、很多开源框架都大量使用了 synchronized 。

synchronized的使用

synchronized在Java中主要的3种使用方式:

  1. 修饰实例方法: 为当前对象实例加锁,进入同步方法需要先获取对象锁;
  2. 修饰静态方法: 为当前类加锁,锁定的是Class对象,进入同步方法需要先获取类锁;
  3. 修饰代码块: 为指定对象加锁,进入同步方法需要先获取指定对象的锁。

样例:

//修饰实例方法,为当前实例加锁
synchronized void method() {
   
   
    //业务代码
}
//修饰静态方法,锁为当前Class对象
synchronized static void method() {
   
   
    //业务代码
}
//修饰代码块,锁为括号里面的对象
synchronized(this) {
   
   
    //业务代码
}
AI 代码解读

写到这里,突然想到了3个面试可能会考的知识点,列举一下!

问题1:synchronized修饰代码块可以给类加锁吗?

当然可以!我们前面说了修饰代码块时,是给代码中的对象加锁,这里面的对象既可以是实例也可以是类。

问题2:静态 synchronized 方法和非静态 synchronized 方法之间的调用互斥么?

不互斥!如果线程A调用一个实例对象的非静态synchronized方法,线程B同时去调用这个实例对象所属类的静态synchronized方法并不会发生互斥,因为线程A此时拿到的是实例对象锁,而线程B拿到的是当前类的锁。

问题3:构造方法可以用 synchronized 修饰么?

不可以!构造方法本身就是线程安全的,在Java开发规范里也明确告诉我们

构造方法不能是抽象的(abstract)、静态的(static)、最终的(final)、同步的(synchronized)。

synchronized的底层原理

在synchronized的底层(JVM层面),针对方法与代码块的实现逻辑是不同的,因此我们在分析底层原理是也要分别来看。

1、当synchronized修饰方法时

public class Test {
   
   
    public synchronized void method() {
   
   
        System.out.println("synchronized 方法");
    }
}
AI 代码解读

我们通过对编译后的class文件进行反编译后,分析其底层实现。

知识点扩展:
我们通过javap命令进行反编译,javap是Java class文件分解器,可以反编译,也可以查看java编译器生成的字节码等。
javap参数如下:

image.png

使用方式,既可以在电脑的命令行提示符中使用,也可以通过idea的terminal终端使用,我这里采用idea中进行反汇编操作。参考命令:javap -c -v Test.class

【反汇编结果】

image.png

由上图可看出同步方法通过加 ACC_SYNCHRONIZED 标识实现线程的执行权的控制,如果修饰的是实例方法,JVM会获取对象锁,如果修饰的是静态方法,JVM会获取当前类锁。

2、当synchronized修饰代码块时

public class Test {
   
   
    public void method() {
   
   
        synchronized (this) {
   
   
            System.out.println("synchronized");
        }
    }
}
AI 代码解读

【反汇编结果】

image.png

与同步方法不同,同步代码块中使用了monitorenter 和 monitorexit 指令,其中 monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置,monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置,并且monitorexit标识有2个,以保证在正常执行和异常情况下均可释放锁。

在命令执行到monitorenter时,线程会去尝试获取对象得锁,这里也可称之为对象所对应的monitor所有权。写到这里,我们又要做一个知识点扩展啦。

知识点扩展:

在JVM中monitor的底层基于C++实现,被称之为对象监视器,每个对象都会内置一个ObjectMonitor与之关联,关联的起始地址存于对象头的MarkWord中。

image.png

ObjectMonitor几个关键属性:

  • _owner:指向持有ObjectMonitor对象的线程
  • _WaitSet:存放处于wait状态的线程队列
  • EntryList:存放处于等待锁block状态的线程队列
  • recursions:锁的重入次数
  • _count:用来记录该线程获取锁的次数

当多个线程同时访问同步代码时,会被放入EntryList中,根据线程优先级尝试获取对象锁,如果锁的计数器为 0 则表示锁可以被获取,获取到锁的线程进入owner区域,count加1,这里其实还有之前说的object中的wait/notify/notifyall的组合,也依赖monitor,所以他们才必须用在同步方法或代码块中。
对象锁的的拥有者线程才可以执行 monitorexit 指令来释放锁。在执行 monitorexit 指令后,将锁计数器设为 0,表明锁被释放,其他线程可以尝试获取锁。

总结

关于synchronized的介绍其实远没有结束,还有很多细节可以值得学习,我们会在后面的文章中逐渐补充,避免文章过长,读者失去阅读的耐心!

结尾彩蛋

如果本篇博客对您有一定的帮助,大家记得留言+点赞+收藏呀。原创不易,转载请联系Build哥!

目录
打赏
0
0
0
0
66
分享
相关文章
|
1月前
|
【Java并发】【线程池】带你从0-1入门线程池
欢迎来到我的技术博客!我是一名热爱编程的开发者,梦想是编写高端CRUD应用。2025年我正在沉淀中,博客更新速度加快,期待与你一起成长。 线程池是一种复用线程资源的机制,通过预先创建一定数量的线程并管理其生命周期,避免频繁创建/销毁线程带来的性能开销。它解决了线程创建成本高、资源耗尽风险、响应速度慢和任务执行缺乏管理等问题。
170 60
【Java并发】【线程池】带你从0-1入门线程池
【原理】【Java并发】【synchronized】适合中学者体质的synchronized原理
本文深入解析了Java中`synchronized`关键字的底层原理,从代码块与方法修饰的区别到锁升级机制,内容详尽。通过`monitorenter`和`monitorexit`指令,阐述了`synchronized`实现原子性、有序性和可见性的原理。同时,详细分析了锁升级流程:无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁,结合对象头`MarkWord`的变化,揭示JVM优化锁性能的策略。此外,还探讨了Monitor的内部结构及线程竞争锁的过程,并介绍了锁消除与锁粗化等优化手段。最后,结合实际案例,帮助读者全面理解`synchronized`在并发编程中的作用与细节。
49 8
【原理】【Java并发】【synchronized】适合中学者体质的synchronized原理
|
18天前
|
【Java并发】【synchronized】适合初学者体质入门的synchronized
欢迎来到我的Java线程同步入门指南!我不是外包员工,梦想是写高端CRUD。2025年我正在沉淀中,博客更新速度加快,欢迎点赞、收藏、关注。 本文介绍Java中的`synchronized`关键字,适合初学者。`synchronized`用于确保多个线程访问共享资源时不会发生冲突,避免竞态条件、保证内存可见性、防止原子性破坏及协调多线程有序访问。
51 8
【Java并发】【synchronized】适合初学者体质入门的synchronized
Java网络编程,多线程,IO流综合小项目一一ChatBoxes
**项目介绍**:本项目实现了一个基于TCP协议的C/S架构控制台聊天室,支持局域网内多客户端同时聊天。用户需注册并登录,用户名唯一,密码格式为字母开头加纯数字。登录后可实时聊天,服务端负责验证用户信息并转发消息。 **项目亮点**: - **C/S架构**:客户端与服务端通过TCP连接通信。 - **多线程**:采用多线程处理多个客户端的并发请求,确保实时交互。 - **IO流**:使用BufferedReader和BufferedWriter进行数据传输,确保高效稳定的通信。 - **线程安全**:通过同步代码块和锁机制保证共享数据的安全性。
72 23
|
27天前
|
【源码】【Java并发】【线程池】邀请您从0-1阅读ThreadPoolExecutor源码
当我们创建一个`ThreadPoolExecutor`的时候,你是否会好奇🤔,它到底发生了什么?比如:我传的拒绝策略、线程工厂是啥时候被使用的? 核心线程数是个啥?最大线程数和它又有什么关系?线程池,它是怎么调度,我们传入的线程?...不要着急,小手手点上关注、点赞、收藏。主播马上从源码的角度带你们探索神秘线程池的世界...
96 0
【源码】【Java并发】【线程池】邀请您从0-1阅读ThreadPoolExecutor源码
Java社招面试题:一个线程运行时发生异常会怎样?
大家好,我是小米。今天分享一个经典的 Java 面试题:线程运行时发生异常,程序会怎样处理?此问题考察 Java 线程和异常处理机制的理解。线程发生异常,默认会导致线程终止,但可以通过 try-catch 捕获并处理,避免影响其他线程。未捕获的异常可通过 Thread.UncaughtExceptionHandler 处理。线程池中的异常会被自动处理,不影响任务执行。希望这篇文章能帮助你深入理解 Java 线程异常处理机制,为面试做好准备。如果你觉得有帮助,欢迎收藏、转发!
144 14
Java 面试必问!线程构造方法和静态块的执行线程到底是谁?
大家好,我是小米。今天聊聊Java多线程面试题:线程类的构造方法和静态块是由哪个线程调用的?构造方法由创建线程实例的主线程调用,静态块在类加载时由主线程调用。理解这些细节有助于掌握Java多线程机制。下期再见! 简介: 本文通过一个常见的Java多线程面试题,详细讲解了线程类的构造方法和静态块是由哪个线程调用的。构造方法由创建线程实例的主线程调用,静态块在类加载时由主线程调用。理解这些细节对掌握Java多线程编程至关重要。
64 13
【JAVA】封装多线程原理
Java 中的多线程封装旨在简化使用、提高安全性和增强可维护性。通过抽象和隐藏底层细节,提供简洁接口。常见封装方式包括基于 Runnable 和 Callable 接口的任务封装,以及线程池的封装。Runnable 适用于无返回值任务,Callable 支持有返回值任务。线程池(如 ExecutorService)则用于管理和复用线程,减少性能开销。示例代码展示了如何实现这些封装,使多线程编程更加高效和安全。
Java 的关键字 final 和 static
Java 中最经典 final 修饰的类就是 String 了,它无法被任何类继承,不仅仅是为了保证 String 的不变性,同时在早期的 Java 版本中会将 final 修饰的方法转化为内嵌调用,提高程序性能(后来的 Java 会自动进行优化,不需要显式地用 final 修饰)。不过要注意的一点是,final 修饰的引用变量,其指向的对象的内容是可以被改变的。final 修饰符可以用来修饰类、方法和变量,final 修饰的类不能够被继承,修饰的方法不能被继承类重新定义,修饰的变量为常量,是不可修改的。
109 0
|
5月前
|
Java关键字 —— static 与 final 详细解释!一看就懂 有代码实例运行!
这篇文章详细解释了Java中static和final关键字的用法,包括它们修饰类、方法、变量和代码块时的行为,并通过代码示例展示了它们的具体应用。
388 0
Java关键字 —— static 与 final 详细解释!一看就懂 有代码实例运行!