面试突击：Synchronized底层是如何实现的？(面试必知：Synchronized底层实现原理详解)

一、Synchronized简介

Synchronized是Java中的一个关键字，用于实现线程同步，即在多线程环境中控制对共享资源的访问。它可以保证在同一时刻，只有一个线程可以执行某个方法或代码块，从而防止多个线程同时访问共享资源而引发的数据不一致问题。

二、Synchronized底层实现

Synchronized的底层实现关键依赖性于Java虚拟机（JVM）的内置锁机制。在JVM中，Synchronized的实现涉及到以下几个关键概念：

• Monitor对象
• 偏向锁
• 轻量级锁
• 自旋锁
• 质量锁

三、Monitor对象

Monitor对象是JVM中用于实现Synchronized的关键数据结构，每个Java对象都可以作为Monitor。Monitor可以领会为一个同步的锁池，包含以下三个基本操作：

• monitorenter：当线程进入一个Synchronized方法或代码块时，会尝试获取Monitor对象对应的锁。
• monitorexit：当线程退出Synchronized方法或代码块时，会释放Monitor对象对应的锁。
• wait：线程在Monitor对象上调用wait()方法，会释放锁并进入等待状态。

四、偏向锁

偏向锁是JVM对Synchronized的一种优化，其核心思想是假设锁关键被一个线程持有。当锁被一个线程访问时，JVM会记录锁的拥有者，后续该线程再次访问锁时，可以直接获得，无需再次进行锁竞争。

偏向锁的开启和关闭可以通过JVM参数进行配置：

        -XX:+UseBiasedLocking：开启偏向锁
        -XX:-UseBiasedLocking：关闭偏向锁
    

五、轻量级锁

轻量级锁是JVM对Synchronized的另一种优化，当没有竞争时，通过CAS操作避免使用重量级的操作系统互斥量。轻量级锁的核心思想是，当锁处于无竞争状态时，通过CAS操作和指向当前线程的指针来控制锁的状态。

轻量级锁的开启和关闭可以通过JVM参数进行配置：

        -XX:+UseLightLocking：开启轻量级锁
        -XX:-UseLightLocking：关闭轻量级锁
    

六、自旋锁

自旋锁是轻量级锁的一种特殊形式，当线程尝试获取轻量级锁时，如果锁已经被其他线程持有，线程会循环检查锁是否可用，而不是立即阻塞。这样可以降低线程状态切换的开销，减成本时间性能。

七、质量锁

质量锁是JVM对轻量级锁的进一步优化，当轻量级锁竞争激烈时，会升级为质量锁。质量锁通过使用额外的Monitor对象来避免多个线程在同一个锁上的自旋，从而降低CPU的功耗。

八、总结

Synchronized是Java中实现线程同步的重要手段，其底层实现涉及到Monitor对象、偏向锁、轻量级锁、自旋锁和质量锁等多种机制。JVM通过这些机制，在不同场景下对Synchronized进行优化，以减成本时间程序的并发性能。

了解Synchronized的底层实现原理，有助于我们更好地使用它来控制线程同步，避免死锁、饥饿等问题，从而减成本时间程序的整体性能。

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