掌握面试，一文吃透Synchronized锁

在Java多线程系列的这篇文章中，我们将深入探究Synchronized锁，帮助您全面掌握这把Java锁的钥匙，从而征服面试官的难题，并且理解其锁升级过程和原因。

Java多线程面试指南

在多线程编程中，同步是至关重要的。它确保了多个线程对共享资源的访问是安全的，不会导致数据不一致或程序崩溃。Java中提供了多种同步机制，其中Synchronized锁是最常用的。

Synchronized锁的原理

Synchronized锁是一种悲观锁，即它假设在任何时候都可能发生并发访问，因此需要在进入临界区之前获取锁。当一个线程获取了锁之后，其他线程将被阻塞，直到该线程释放锁。

Synchronized锁的实现基于JVM的内置监视器（monitor），每个对象都有一个与之关联的监视器。当一个线程需要访问对象时，它必须先获取对象的监视器，如果监视器已经被其他线程持有，则该线程将被阻塞。

Synchronized锁的实现

Synchronized锁的实现使用了两个关键的数据结构：锁记录和等待队列。锁记录用于存储锁的状态，包括是否被持有、持有者的线程等信息。等待队列用于存储等待获取锁的线程。

当一个线程尝试获取锁时，它会首先检查锁记录。如果锁是空闲的，则该线程将获得锁，并将其线程ID写入锁记录。如果锁已经被其他线程持有，则该线程将被放入等待队列，直到持有锁的线程释放锁。

当一个线程释放锁时，它会将锁记录中的线程ID置为0，并唤醒等待队列中的第一个线程。这个线程将获得锁，并继续执行。

Synchronized锁的升级过程

Synchronized锁在实现上经历了从偏向锁到轻量级锁再到重量级锁的升级过程。这种升级是为了提高锁的性能，减少锁竞争对程序的影响。

偏向锁是Synchronized锁的最优实现。当一个线程多次连续访问同一个锁时，JVM会将该锁升级为偏向锁。偏向锁只允许一个线程持有，其他线程在访问该锁时会直接失败。

如果偏向锁被其他线程访问，则JVM会将该锁升级为轻量级锁。轻量级锁允许多个线程同时持有，但这些线程必须是同一个JVM实例中的线程。

如果轻量级锁也被其他线程访问，则JVM会将该锁升级为重量级锁。重量级锁是传统的Synchronized锁，它允许来自不同JVM实例的线程同时持有。

Synchronized锁的使用

Synchronized锁的使用非常简单，只需要在需要同步访问的代码块前加上synchronized即可。例如：

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

这段代码使用Synchronized锁来同步对count变量的访问，确保了多个线程可以安全地对count变量进行操作，而不会出现数据不一致的问题。

总结

Synchronized锁是Java中最重要的同步机制之一，它可以确保多个线程安全地访问共享资源。Synchronized锁的实现经历了从偏向锁到轻量级锁再到重量级锁的升级过程，这种升级是为了提高锁的性能，减少锁竞争对程序的影响。