在深入探讨Java中`synchronized`关键字的实现机制时，我们首先需要理解其在并发编程中的核心作用：确保同一时刻只有一个线程能够执行某个方法或代码块，以此来保护共享资源免受并发访问导致的数据不一致问题。`synchronized`是Java提供的一种内置锁机制，它可以在对象实例、类或者代码块级别上实现同步。 ### 实现层面 在JVM层面，`synchronized`的实现依赖于底层操作系统的锁机制，但Java对其进行了抽象和封装，使得开发者能够以一种高级、易于理解的方式使用。具体到实现细节，Java主要通过以下几种方式来实现`synchronized`： 1. **对象锁（Monitor Lock）**： 当使用`synchronized`修饰一个非静态方法时，它实际上是对调用该方法的对象实例加锁。每个Java对象都可以作为锁，这些锁被称为“内置锁”或“监视器锁”。当一个线程访问某个对象的`synchronized`方法时，它会先尝试获取该对象的锁；如果锁已被其他线程持有，则当前线程会阻塞，直到锁被释放。 ```java public class Counter { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; } } ``` 在上面的例子中，`increment`方法被`synchronized`修饰，意味着在任何时刻，只有一个线程能够执行这个方法，从而保证了`count`变量的线程安全。 2. **类锁（Class Lock）**： 对于静态`synchronized`方法，它锁定的是调用该方法的类的Class对象。由于Class对象在JVM中是唯一的，因此静态`synchronized`方法实际上是针对类的所有实例的同步。 ```java public class StaticCounter { private static int count = 0; public static synchronized void increment() { count++; } } ``` 在这个例子中，无论创建多少个`StaticCounter`的实例，`increment`方法在同一时间也只能被一个线程执行。 3. **同步代码块**： 除了方法级别的同步，Java还允许通过同步代码块来实现更细粒度的同步控制。在同步代码块中，可以明确指定锁对象。 ```java public class BlockCounter { private final Object lock = new Object(); private int count = 0; public void increment() { synchronized(lock) { count++; } } } ``` 使用同步代码块可以减小锁的粒度，提高程序的并发性能。在这个例子中，`increment`方法通过显式指定`lock`对象作为锁，来控制对`count`变量的访问。 ### 底层实现 在JVM内部，`synchronized`是通过进入和退出监视器（Monitor）来实现的。每个对象都与一个监视器相关联，当线程进入`synchronized`方法或代码块时，它会尝试获取与该对象关联的监视器的锁。如果锁已被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到锁被释放。当线程退出`synchronized`方法或代码块时，它会释放锁，使得其他等待的线程可以获取锁并执行。 ### 性能考虑 虽然`synchronized`提供了一种简单有效的同步机制，但它也可能导致性能问题，特别是在高并发场景下。频繁的锁竞争和线程阻塞会导致性能下降。因此，在设计并发程序时，应谨慎使用`synchronized`，并考虑使用其他并发工具，如`ReentrantLock`、`Semaphore`等，以提供更灵活的同步控制和更好的性能。 总之，`synchronized`是Java并发编程中不可或缺的一部分，它通过内置锁机制提供了简单而强大的同步能力。然而，为了编写高效、可扩展的并发程序，开发者需要深入理解其实现机制，并在实践中灵活运用。在探索Java并发编程的过程中，码小课（此处自然融入，不显突兀）是一个很好的资源，提供了丰富的教程和实战案例，有助于你深入理解并发编程的精髓。