Synchronized鎖的類型及應用場景

synchronized 是 Java 中用于實現線程同步的關鍵字，它可以用來修飾方法或代碼塊，確保同一時刻只有一個線程能夠執行被 synchronized 修飾的代碼。synchronized 鎖主要有以下幾種類型和應用場景：

Synchronized 鎖的類型

1. 對象鎖：

   • 實例方法鎖：鎖定當前實例對象，使用 synchronized 修飾實例方法或代碼塊，鎖的對象是 this。
   • 靜態方法鎖：鎖定當前類的 Class 對象，使用 synchronized 修飾靜態方法或代碼塊，鎖的對象是 ClassName.class。

2. 類鎖：

   • 鎖定整個類，當 synchronized 修飾靜態方法或靜態代碼塊時，鎖的是類的 Class 對象。這意味著同一時刻只有一個線程能夠執行該類的任何靜態同步方法或靜態同步代碼塊。

3. 方法鎖：

   • 鎖定方法，使得同一時刻只有一個線程能夠執行該方法。這通常通過在方法聲明中使用 synchronized 關鍵字來實現。

Synchronized 鎖的實現原理

synchronized 的實現原理主要依賴于 JVM 中的 Monitor（監視器鎖），每個對象都有一個與之關聯的 Monitor。當線程嘗試獲取鎖時，它會嘗試通過 CAS（Compare and Swap）操作在對象頭的 Mark Word 中寫入鎖信息。如果 CAS 操作成功，線程將獲得鎖；如果失敗，說明有其他線程已經持有鎖，當前線程需要等待或自旋等待鎖的釋放。

Synchronized 鎖的升級過程

synchronized 鎖會根據競爭情況在偏向鎖、輕量級鎖和重量級鎖之間升級：

1. 偏向鎖：適用于沒有多線程競爭的場景，通過在對象頭中記錄線程 ID 來實現快速鎖定。
2. 輕量級鎖：當多個線程競爭鎖時，偏向鎖會升級為輕量級鎖，通過自旋等待來避免線程阻塞。
3. 重量級鎖：當輕量級鎖的自旋等待超過一定次數或存在線程阻塞時，鎖會升級為重量級鎖，通過操作系統的互斥量來實現線程同步。

應用場景

synchronized 鎖的應用場景包括但不限于：

• 訪問共享資源：當多個線程需要訪問共享資源時，使用 synchronized 確保同一時刻只有一個線程能夠訪問資源。
• 線程安全的數據結構：如 Hashtable、Vector 等線程安全的集合類，它們的方法通常使用 synchronized 來保證線程安全。
• 雙重檢查鎖定：在單例模式的實現中，使用 synchronized 來確保實例的線程安全初始化。