Java中synchronized关键字锁的力度与位置示例详解_Java

一、引言

synchronized是java并发编程中最常用的同步工具。它通过“对象锁”来保证临界区代码的线程安全。不同位置的synchronized锁定范围（锁的力度）不同，直接影响程序的并发性能和正确性。本文将围绕synchronized的不同使用位置，深入剖析其设计思想、技巧、优缺点、源码实现，并结合实际业务场景，给出调试与优化建议。同时，探讨与其他技术栈的集成与高阶应用。

二、主流程环节与设计思想

1. 方法级锁（对象锁/类锁）

设计思想：
锁定整个方法，保证同一对象的该方法同时只被一个线程执行。

核心代码：

public synchronized void instancemethod() {
    // 关键业务逻辑
}
public static synchronized void staticmethod() {
    // 关键业务逻辑
}

流程图：

优缺点：

优点	缺点
简单易用，锁粒度大，易于保证安全	并发度低，可能导致性能瓶颈

2. 代码块级锁（细粒度锁）

设计思想：

只锁定临界区，提高并发性能，缩小锁定范围。

核心代码：

public void blocklock(object lockobj) {
    // 非关键业务逻辑
    synchronized (lockobj) {
        // 关键业务逻辑
    }
    // 非关键业务逻辑
}

流程图：

优缺点：

优点	缺点
并发度高，性能好	编码复杂，易出错，锁对象选择需谨慎

3. 锁对象选择与锁力度

this：锁当前实例，影响所有实例方法。
类对象class：锁类，影响所有静态方法。
自定义锁对象：可以精细化控制锁的范围，适用于部分资源共享。

核心代码：

private final object customlock = new object();

public void customlockmethod() {
    synchronized (customlock) {
        // 关键业务逻辑
    }
}

三、源码解析与速记口诀

java synchronized底层原理

synchronized的实现依赖于jvm的监视器锁（monitor），对应字节码中的monitorenter和monitorexit指令。

源码分析（伪代码注释）：

public synchronized void example() {
    // jvm会自动在方法入口处加 monitorenter
    // 临界区代码
    // jvm会自动在方法出口处加 monitorexit
}

逐行注释：

方法签名加synchronized，jvm自动加锁，无需手动。
进入方法即持有对象锁，其他线程需等待。
方法退出自动释放锁。

速记口诀：
“方法加锁，入口即锁，出口即放；代码块锁，对象自选，范围自控。”

四、实际业务场景举例

场景1：银行账户转账

public class account {
    private int balance;

    public synchronized void transfer(account target, int amount) {
        if (this.balance >= amount) {
            this.balance -= amount;
            target.balance += amount;
        }
    }
}

这里锁定的是单个account对象，避免并发转账导致数据不一致。

优化技巧：

用代码块锁定两个account对象，避免死锁。
使用自定义锁对象数组，按账户id哈希分段锁，提升并发。

五、调试与优化技巧

锁对象选择：锁对象越细，性能越好，但越难保证安全。
死锁调试：通过jstack分析线程堆栈，定位死锁点。
锁竞争优化：减少锁范围、使用并发容器、分段锁等技术。

六、与其他技术栈集成方案

juc包：如reentrantlock、readwritelock等，灵活控制锁粒度和公平性。
spring事务：可通过synchronized与spring的事务管理结合，保证数据一致性。
分布式锁：如redis、zookeeper实现跨进程锁，解决多jvm同步问题。

七、底层实现、高级算法与架构演进

1. jvm monitor锁机制

偏向锁、轻量级锁、重量级锁：jvm根据竞争情况自动升级锁类型。
锁消除、锁粗化：jit编译器优化，减少无意义锁操作。
cas算法：reentrantlock等并发包底层采用无锁cas，提高性能。

2. 架构演进

早期：粗粒度同步，易死锁，性能低。
后期：细粒度锁、分段锁、锁分离，提升并发性能。
分布式：引入分布式锁，支持横向扩展。

八、权威资料与参考文献

九、全文总结与系统性认知

synchronized的锁定位置决定了锁的力度和并发性能。方法级锁适合简单场景，代码块锁适合性能敏感业务。锁对象选择决定了同步范围，需结合实际业务合理设计。底层实现依赖jvm monitor锁，现代架构通过锁优化、分段锁、cas等技术提升并发。与juc包、spring、分布式锁等技术栈集成，可实现更复杂的并发控制。

知其然更知其所以然：

明确锁定范围，理解锁的底层原理。
合理选择锁对象，提升并发性能。
掌握调试与优化技巧，避免死锁与性能瓶颈。
学会与其他技术栈集成，构建高性能并发系统。

附：速查表

位置	锁对象	并发度	适用场景
方法级锁	this/class	低	简单同步，易维护
代码块锁	自定义对象	高	性能敏感，复杂同步
juc锁	lock对象	更高	公平性、可重入需求
分布式锁	redis/zk等	跨jvm	分布式系统