初识synchronized
synchronized是Java语言中用于实现线程同步的关键字,它确保同一时刻只有一个线程执行特定代码,以防止数据不一致。synchronized的主要作用和特点可以归纳如下:
一、作用
- 互斥性:
- 当synchronized修饰的方法或代码块同时被多个线程访问时,会形成互斥锁,保证在同一时刻只有一个线程可以执行该方法或代码块,即保证了操作的原子性。
- 互斥性确保了多个线程在访问共享资源时不会发生冲突,从而避免了数据的不一致性和损坏。
- 可见性:
- synchronized还保证了线程间的可见性。即当一个线程修改了共享变量的值后,这个新值对其他线程是可见的。这是通过Java内存模型中的相关机制来保证的,确保了线程在获取锁时能够看到最新的共享变量值。
- 有序性:
- synchronized还可以有效解决重排序问题,保证在synchronized块内的代码按照编写顺序执行,避免了由于编译器或处理器的优化而导致的指令重排序。
二、用法
synchronized关键字可以用于修饰方法或代码块,具体用法如下:
- 修饰方法:
- 当synchronized修饰一个非静态方法时,它锁定的是调用该方法的对象实例(this)。
- 当synchronized修饰一个静态方法时,它锁定的是该类的Class实例,即类锁,会锁所有调用该方法的线程。
- 修饰代码块:
- synchronized还可以修饰代码块,此时需要指定一个锁对象。任何线程在访问这个代码块之前,都必须先获得该锁对象的锁。
三、性能与优化
- 重量级锁:在早期的Java版本中,synchronized被认为是一个重量级操作,因为它需要调用操作系统层面的互斥锁来实现。然而,从Java 1.6开始,synchronized的实现得到了大量优化,引入了偏向锁、轻量级锁等机制,以减少锁操作的开销。
- 优化机制:包括锁消除、锁粗化、自适应自旋等,这些优化机制使得synchronized在并发编程中的性能得到了显著提升。
四、注意事项
- 使用synchronized时,应尽量避免在锁定的代码块中进行大量的计算或I/O操作,以减少锁的持有时间,提高系统的并发性能。
- 在设计多线程程序时,应仔细考虑锁的粒度,避免过细的锁导致性能下降,同时也要避免过粗的锁导致不必要的线程等待。
- 对于静态方法,由于其锁定的是类锁,因此会影响到所有调用该方法的线程,需要特别谨慎使用。
总的来说,synchronized是Java语言中实现线程同步的一种重要手段,通过合理的使用和优化,可以有效地保证多线程程序的数据一致性和并发性能。
synchronized和锁有什么不同
synchronized
和 “锁”(通常指的是 Java 中的显式锁,如 ReentrantLock
)在 Java 并发编程中都扮演着重要的角色,用于控制多个线程对共享资源的访问,但它们之间存在一些关键的不同点。
1. 隐式与显式
- synchronized:是 Java 语言的关键字,提供了一种隐式的锁机制。当你在方法或代码块前加上
synchronized
关键字时,Java 会自动在幕后处理锁的获取和释放。 - 显式锁(如
ReentrantLock
):是 Java 中的一个类,提供了比synchronized
更灵活的锁机制。你需要显式地调用lock()
方法来获取锁,并在适当的时候调用unlock()
方法来释放锁。
2. 灵活性
- synchronized:虽然简单易用,但在某些情况下可能不够灵活。例如,它不支持尝试非阻塞地获取锁(即尝试获取锁但不挂起线程),也不支持中断正在等待锁的线程。
- 显式锁:提供了更多的灵活性。例如,
ReentrantLock
支持尝试获取锁(tryLock()
)、尝试获取锁一定时间(tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
)以及支持响应中断(lockInterruptibly()
)。
3. 锁的状态和特性
- synchronized:Java 虚拟机(JVM)负责管理
synchronized
锁的状态和特性,包括锁的升级(从偏向锁到轻量级锁再到重量级锁)和降级等。这些操作对开发者是透明的。 - 显式锁:开发者可以更直接地控制锁的状态和特性。例如,你可以查询锁是否由当前线程持有(
isHeldByCurrentThread()
),或者尝试获取可中断的锁(lockInterruptibly()
)。
4. 性能
- 在某些情况下,
ReentrantLock
的性能可能会优于synchronized
,特别是在高争用的情况下。这是因为ReentrantLock
提供了更多的锁控制选项,可以更好地适应不同的并发场景。然而,在大多数情况下,synchronized
的性能已经足够好,并且由于它是由 JVM 直接支持的,因此在某些情况下可能比ReentrantLock
更高效。
5. 功能扩展
- synchronized:作为 Java 语言的一部分,其功能是固定的,并且无法扩展。
- 显式锁:如
ReentrantLock
,提供了更多的功能,如条件变量(Condition
),它允许一个或多个线程等待某个条件为真时才继续执行。条件变量比synchronized
提供的wait()
/notify()
/notifyAll()
方法更灵活、更强大。
结论
总的来说,synchronized
和显式锁(如 ReentrantLock
)都是 Java 中实现线程同步的重要工具。synchronized
简单易用,适合大多数并发场景;而显式锁则提供了更多的灵活性和控制选项,适合需要更精细控制锁行为的场景。在选择使用哪种锁时,应根据具体的应用场景和需求来决定。