深入剖析Synchronized底层运行机制，揭秘Java并发控制之精髓

深入Synchronized底层原理，揭秘Java并发控制之精髓

1. 引言

在多线程编程中，线程之间的同步和互斥是至关重要的。Java提供了丰富的同步机制来帮助开发者控制线程的并发执行，其中最常用的便是Synchronized。Synchronized通过获取和释放锁来实现对共享资源的互斥访问，从而保证数据的完整性和一致性。

2. Synchronized基本概念

Synchronized是一个修饰符，可以应用于方法或代码块。当一个线程执行Synchronized方法或代码块时，它将获取该方法或代码块对应的锁，其他线程如果也想执行该方法或代码块，则必须等待该锁被释放。这样，Synchronized就实现了对共享资源的互斥访问。

3. Synchronized锁的获取和释放

Synchronized锁的获取和释放是一个原子操作，这意味着它不能被其他线程打断。当一个线程执行Synchronized方法或代码块时，它会先尝试获取该方法或代码块对应的锁。如果锁已经被其他线程持有，则该线程将被挂起，直到锁被释放。一旦该线程获取到锁，它就可以执行Synchronized方法或代码块，并在执行完成后释放锁。

4. Synchronized的内存模型

Java内存模型（JMM）定义了线程之间如何共享数据以及如何保证数据的一致性。JMM将内存分为主内存和工作内存。主内存是所有线程共享的公共内存，而工作内存是每个线程私有的内存。线程只能通过加载和存储操作来访问主内存中的数据，而不能直接访问其他线程的工作内存中的数据。

5. Synchronized的可见性

可见性是指一个线程对共享变量所做的修改能够被其他线程看到。Synchronized可以通过内存屏障来保证可见性。内存屏障是一种特殊的指令，它可以强制将对共享变量的修改操作立即写入主内存，从而保证其他线程能够看到这些修改。

6. Synchronized的原子性

原子性是指一个操作要么全部执行，要么完全不执行。Synchronized可以通过锁来保证原子性。当一个线程获取到锁时，它可以独占地访问共享资源，从而保证对共享资源的修改操作是原子的。

7. Synchronized的有序性

有序性是指一个线程对共享变量所做的修改操作能够按照程序执行的顺序被其他线程看到。Synchronized可以通过happens-before关系来保证有序性。happens-before关系是一种特殊的因果关系，它可以保证一个操作发生在另一个操作之前。Synchronized锁的获取和释放操作具有happens-before关系，因此，一个线程对共享变量所做的修改操作在锁被释放后，其他线程就可以看到这些修改。

8. Synchronized的应用场景

Synchronized广泛应用于多线程编程中，以下是一些常见的应用场景：

• 保护共享资源的互斥访问
• 同步多个线程之间的操作
• 实现线程之间的通信和协作
• 控制对共享数据的并发访问

9. 总结

Synchronized是Java并发控制的基础，它通过锁的获取和释放来实现对共享资源的互斥访问，从而保证数据的完整性和一致性。深入理解Synchronized的底层原理，有助于开发者更好地应用Synchronized，从而提高多线程编程的能力。