在Java内存模型(Java Memory Model, JMM)中,synchronized
关键字是一个内置的同步机制,它确保了对共享资源的访问是线程安全的。synchronized
关键字在多线程环境中具有以下几个关键的语义:
- 原子性:
synchronized
块或方法可以确保在同一时间只有一个线程可以执行该代码块,从而保证了原子性。 - 可见性:当线程A解锁(退出synchronized块)后,线程B能够感知到线程A对共享变量的修改。这是因为
synchronized
解锁操作会清空工作内存中的共享数据副本,并刷新到主内存中。线程B在进入synchronized块时,
会从主内存中读取最新的值。
3.有序性:synchronized
关键字确保了在同一个线程中,synchronized
块的执行是有序的,即在进入下一个synchronized
块之前,当前synchronized
块中的所有操作必须完成。
4.锁的获取与释放:线程在获取synchronized
锁之前,必须等待其他线程释放该锁。锁的释放通常发生在synchronized
块执行完毕或者抛出异常时。
使用方式
synchronized
可以用在方法上,也可以用在代码块上。
- 同步方法:当
synchronized
用在方法上时,它锁定的是当前对象实例(this)。
public synchronized void myMethod() { // 方法体 }
- 同步代码块:当
synchronized
用在代码块上时,可以指定锁定的对象。
public void myMethod() { synchronized (this) { // 代码块 } }
内存模型的语义
在JMM中,synchronized
的语义可以通过以下几个方面来进一步理解:
- 监视器(Monitor):
synchronized
基于监视器锁实现,每个对象都有一个监视器锁。线程进入synchronized
块时尝试获取监视器锁,如果锁被其他线程持有,则等待。 - 进入和退出:线程在进入
synchronized
块时执行monitor.enter()
操作,在退出synchronized
块时执行monitor.exit()
操作。 - 主内存与工作内存:线程对共享变量的所有操作都必须在工作内存中进行,而工作内存中的变量需要与主内存中的变量保持一致。
synchronized
确保了这一点,当线程解锁时,会将工作内存中的变量刷新到主内存中。 - happens-before关系:
synchronized
的解锁操作对后续的加锁操作具有happens-before关系,这意味着加锁线程能够看到解锁线程对共享变量所做的修改。
- 锁重入:
synchronized
允许一个线程多次获取同一个锁,这称为锁的重入。
注意事项
synchronized
关键字可以导致线程阻塞,如果使用不当,可能会导致死锁。- 在某些情况下,
synchronized
的性能可能不如java.util.concurrent
包中的一些并发工具,如ReentrantLock
。 synchronized
关键字与volatile
关键字配合使用可以实现更复杂的同步机制。
synchronized
在Java内存模型中提供了一种简单而强大的同步机制,它通过确保原子性、可见性和有序性,为多线程环境下的共享资源访问提供了基本的线程安全保障。