深入解析Java中的Synchronized锁原理

在Java中，Synchronized关键字用于实现线程同步，确保多个线程对共享资源的访问不会发生冲突。它通过内置锁（也称为监视器锁）来实现同步，每个Java对象都有一个内置锁。当一个线程进入Synchronized代码块时，它必须先获取该对象的锁才能执行代码，否则就会被阻塞。当该线程退出Synchronized代码块时，它会自动释放该对象的锁。
一、Synchronized的锁实现
Java中的每个对象都有一个内置锁，也称为监视器锁。当一个线程进入一个被Synchronized修饰的代码块或方法时，它必须先获取该对象的锁。如果其他线程已经持有该锁，则试图获取锁的线程将被阻塞，直到锁被释放。一旦线程获得锁并进入Synchronized代码块，其他试图获取该锁的线程将被阻塞，直到第一个线程释放锁。
二、Synchronized的特性

1. 原子性：Synchronized保证被修饰的代码块或方法在执行过程中不会被其他线程中断，即原子性。这意味着一旦一个线程进入Synchronized代码块并获得对象的锁，其他线程必须等待该线程释放锁才能执行。
2. 可见性：由于synchronized保证了原子性，也就间接保证了可见性。当一个线程修改了共享变量的值并释放了锁，其他线程在获取该锁后将能够看到修改后的值。这是因为释放锁之前会将共享变量的最新值刷新到主内存中，而其他线程在获取锁后将从主内存中重新读取最新的值。
3. 有序性：Synchronized还保证了代码的有序执行。编译器和处理器为了性能优化可能会对指令进行重排序，但synchronized确保了单线程下的运行结果的正确性。一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，从而避免了因重排序导致的数据不一致问题。
   三、与其他并发机制的对比
4. volatile：与synchronized不同，volatile主要解决的是变量可见性问题。它通过内存屏障（Memory Barrier）来确保共享变量的最新值对所有线程可见。但volatile不保证原子性和有序性，因此对于需要同步执行的代码块或方法，仍需要使用synchronized。
5. Lock：Lock是Java 5引入的一个更为灵活的同步机制。与synchronized相比，Lock提供了更强的可操作性，例如可以尝试获取锁、可响应中断获取锁等。然而，Lock没有synchronized那样的内置对象锁和自动释放机制，需要手动获取和释放锁，因此在使用上相对较为复杂。
   四、实际应用和注意事项
   在多线程编程中，Synchronized关键字提供了一种简单而有效的同步机制。它可以确保多个线程对共享资源的访问不会发生冲突，从而避免了数据不一致和竞态条件等问题。然而，过度使用synchronized可能导致性能问题或死锁。因此，在使用时需要注意以下几点：
6. 尽量减少Synchronized代码块的范围，以提高并发性能。只对需要同步的代码块加锁，而不是整个方法。
7. 避免在持有锁的同时进行I/O操作或死循环，这可能导致死锁。
8. 在可能的情况下使用更灵活的同步机制，如Lock或Atomic类，以提高并发性能和可操作性。