Java中的synchronized关键字的作用及其使用场景

1. 互斥锁

2. 对象锁和类锁

3. 内存可见性

4. 锁升级

5. 总结

synchronized 是Java语言中用于实现线程同步的关键机制之一。它通过内置的锁机制来协调多线程对共享资源的访问，确保数据的一致性和完整性。

1. 互斥锁

作用：synchronized 提供了一种互斥锁机制，可以确保在同一时刻只有一个线程能够执行被保护的代码段或方法。这种机制有效地防止了多个线程同时修改同一资源导致的数据不一致问题。

使用场景：在一个银行账户系统中，当多个用户尝试同时更新同一个账户余额时，使用 synchronized 可以确保每次只有一个用户的请求被处理，从而避免并发修改带来的错误。例如：

public class BankAccount {
    private int balance;
    public void deposit(int amount) {
        synchronized (this) {
            balance += amount;
        }
    }
    public void withdraw(int amount) {
        synchronized (this) {
            balance -= amount;
        }
    }
}

2. 对象锁和类锁

作用：synchronized 可以锁定对象实例（非静态方法或代码块）或整个类（静态方法）。对于普通方法或代码块，锁住的是调用该方法的对象实例；对于静态方法或静态代码块，锁住的是类的Class对象。

使用场景：在电商平台的商品库存管理中，可以使用对象锁来控制对单个商品对象的访问，或者使用类锁来控制对整个库存列表的访问。例如：

public class Product {
    private int stock;
    public synchronized void addStock(int quantity) {
        stock += quantity;
    }
    public synchronized void reduceStock(int quantity) {
        stock -= quantity;
    }
}

3. 内存可见性

作用：synchronized 不仅提供了互斥访问，还保证了锁内操作对其他线程的可见性。这意味着当一个线程释放锁后，其对变量所做的修改会立即被其他获取该锁的线程看到。

使用场景：在一个实时聊天应用中，当一个用户发送消息时，使用 synchronized 确保消息内容被及时更新并通知给所有在线用户。例如：

public class ChatRoom {
    private List<String> messages = new ArrayList<>();
    public synchronized void sendMessage(String message) {
        messages.add(message);
    }
}

4. 锁升级

作用：在JVM中，synchronized 可能会经历从偏向锁、轻量级锁到重量级锁的升级过程。这种机制旨在提高性能，减少线程竞争带来的开销。

使用场景：在高并发环境下，如大型在线游戏服务器，通过锁升级机制可以有效降低线程切换的成本，提高系统的吞吐量。例如：

public class GameServer {
    private int playerCount;
    public synchronized void addPlayer() {
        playerCount++;
    }
    public synchronized void removePlayer() {
        playerCount--;
    }
}