并发编程之synchronized之精髓

2023-10-11 02:29:09

在分布式/微服务架构盛行的今天，并发场景中使用synchronized似乎不再常见，但作为JDK 自带的并发，它在面试中仍频繁出现。因此，让我们重温synchronized，深入挖掘其背后的原理。

synchronized 的基本概念

synchronized是Java中用于实现并发控制的关键关键字，允许我们对共享数据进行同步访问。当一个线程进入synchronized代码块或方法时，它将获取该代码块或方法所属对象的锁，当其他线程试图访问该对象时，它们将被阻塞，直到锁被释放。

synchronized通常用于保护共享数据，防止多个线程同时访问和修改这些数据，从而导致数据不一致或损坏。常见的synchronized使用场景包括：

synchronized 是通过Java虚拟机（JVM）底层的监视器（monitor）机制来实现的。每个对象都与一个监视器相关联，监视器可以被多个线程同时访问，但同一时刻只有一个线程可以获得该监视器的锁。

当一个线程进入synchronized代码块或方法时，它会尝试获取该对象监视器的锁。如果锁可用，则该线程将成功获取锁并进入临界区（critical section），即synchronized代码块或方法的内部。如果锁不可用，则该线程将被阻塞，直到锁被释放。

当一个线程离开synchronized代码块或方法时，它会释放该对象监视器的锁，以便其他线程可以获取该锁并进入临界区。

在并发编程中，锁竞争是一个常见的性能问题。当多个线程同时争夺同一把锁时，就会发生锁竞争。锁竞争会导致线程阻塞，从而降低系统的吞吐量和响应速度。

为了避免锁竞争，我们可以采取以下措施：

尽量减少synchronized代码块或方法的粒度，只对需要同步访问的数据进行同步。
使用乐观并发控制（OCC）技术来避免不必要的锁竞争。OCC技术允许多个线程同时访问和修改数据，但当一个线程试图提交修改时，它会检查数据是否被其他线程修改过。如果数据被修改过，则该线程的修改将被回滚。
使用无锁并发数据结构，如CAS（Compare-And-Swap）和原子变量，来避免锁竞争。无锁并发数据结构不需要使用锁，因此可以避免锁竞争和死锁问题。