一、synchronized 核心定义
synchronized(同步的)是 Ja va 的关键字,用于实现线程互斥和同步,核心作用:

- 原子性:保证临界区代码(被 synchronized 修饰的代码)同一时间只有一个线程执行,解决复合操作的线程安全问题;
- 可见性:线程释放锁时,会将工作内存中的修改刷新到主内存;获取锁时,会清空工作内存,从主内存重新加载变量,保证变量值的实时同步;
- 有序性:通过 “锁的获取 - 释放” 规则,阻止指令重排序(临界区代码按顺序执行)。
设计初衷其实很朴素——用最简单的方式解决多线程并发访问共享资源的安全问题,不需要开发者手动管理锁的生命周期,JVM 自动完成加锁和释放。
二、synchronized 解决的核心问题
多线程下对共享资源的“复合操作”(比如 i++、修改集合、更新对象属性)很容易引发线程安全问题,比如数据脏读、重复写入、值覆盖。而 synchronized 通过“互斥锁”机制,从根本上解决了这一隐患:
- 互斥性:同一时刻只有一个线程能进入同步代码块或方法;
- 排他性:持有锁的线程可以重复进入(可重入锁),其他线程只能老老实实在外面等着锁释放。
先来看一个没有 synchronized 保护的例子,感受一下问题有多严重:
public class SyncProblem {
private int count = 0;
public void increment() {
count++; // 复合操作:读→加1→写,非原子性
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SyncProblem demo = new SyncProblem();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
demo.increment();
}
}).start();
}
Thread.sleep(2000);
System.out.println("count最终值:" + demo.count);
}
}
这段代码开10个线程,每个线程执行1000次自增,预期结果是10000。但由于 count++ 不是原子操作,频繁的线程切换会导致值覆盖,最终结果往往远小于10000。这就是并发编程里最常见的坑。
三、synchronized 核心用法
synchronized 可以修饰实例方法、静态方法、代码块,不同的修饰方式对应不同的“锁对象”,理解这一点至关重要。
3.1 修饰实例方法(对象锁)
- 锁对象:当前实例(
this); - 特点:不同实例的同步方法互不影响,同一实例的同步方法互斥。
用 synchronized 修复上面的问题,只需在 increment() 方法前加上 synchronized 即可:
public class SyncInstanceMethod {
private int count = 0;
public synchronized void increment() {
count++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SyncInstanceMethod demo = new SyncInstanceMethod();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
demo.increment();
}
}).start();
}
Thread.sleep(2000);
System.out.println("count最终值:" + demo.count);
}
}
这次结果稳稳地停在10000,因为每次 count++ 都被锁保护,同一时间只有一个线程能执行。
3.2 修饰静态方法(类锁)
- 锁对象:当前类的
Class对象(比如SyncStaticMethod.class); - 特点:所有实例的该静态方法互斥(因为类对象在 JVM 中只有一份)。
看个例子:
public class SyncStaticMethod {
private static int staticCount = 0;
public static synchronized void staticIncrement() {
staticCount++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SyncStaticMethod demo1 = new SyncStaticMethod();
SyncStaticMethod demo2 = new SyncStaticMethod();
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
demo1.staticIncrement();
}
}).start();
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
demo2.staticIncrement();
}
}).start();
Thread.sleep(2000);
System.out.println("staticCount最终值:" + SyncStaticMethod.staticCount);
}
}
这里 demo1 和 demo2 虽然是两个不同的实例,但 staticIncrement() 是静态同步方法,锁的是类对象本身,所以两个线程仍然互斥执行,结果正确。
3.3 修饰代码块(自定义锁对象)
- 锁对象:手动指定,可以是
this、类对象或者任意非 null 对象; - 特点:粒度更细,只锁定关键代码,性能更好(推荐优先使用)。
示例 1:锁当前实例(this)
public class SyncCodeBlockThis {
private int count = 0;
public void increment() {
synchronized (this) {
count++;
}
}
public void printCount() {
System.out.println("count:" + count);
}
}
示例 2:锁类对象(类锁)
public class SyncCodeBlockClass {
private static int staticCount = 0;
public void staticIncrement() {
synchronized (SyncCodeBlockClass.class) {
staticCount++;
}
}
}
示例 3:锁自定义对象(私有锁,推荐)
public class SyncCodeBlockCustom {
private int count = 0;
private final Object lock = new Object();
public void increment() {
synchronized (lock) {
count++;
}
}
}
使用私有锁对象可以避免外部对象干扰,是工程实践中比较推荐的做法。
3.4 关键对比:static synchronized 与 synchronized 方法的执行逻辑
核心结论
static synchronized(类锁,锁对象为类的 Class 对象)和 synchronized(实例锁,锁对象为 this)是不同的锁对象,二者执行时互不阻塞。这一点常常被初学者忽略,甚至导致一些“你以为互斥但实际没互斥”的 bug。
完整示例代码
public class SyncStaticVsInstance {
private static int step = 0;
public synchronized void instanceSyncMethod() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入实例同步方法");
try {
Thread.sleep(3000);
step++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 实例同步方法执行完成,step=" + step);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static synchronized void staticSyncMethod() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入静态同步方法");
try {
Thread.sleep(3000);
step++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 静态同步方法执行完成,step=" + step);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
SyncStaticVsInstance demo = new SyncStaticVsInstance();
Thread thread1 = new Thread(() -> demo.instanceSyncMethod(), "线程1");
Thread thread2 = new Thread(() -> SyncStaticVsInstance.staticSyncMethod(), "线程2");
thread1.start();
thread2.start();
}
}
执行结果(无阻塞,并行执行)
线程1 进入实例同步方法
线程2 进入静态同步方法
// 等待3秒后,两个方法同时完成
线程1 实例同步方法执行完成,step=1
线程2 静态同步方法执行完成,step=2
结果分析
- 无阻塞:线程1和线程2几乎同时进入各自同步方法,没有先后等待——因为实例锁和类锁是两个完全独立的锁对象;
- 执行时序:两个方法各耗时3秒,但总执行时间仅约3秒(而非6秒),证明二者并行执行;
- step 计数:step 最终为2,说明两个方法都完成了耗时操作,进一步验证无阻塞。
扩展:如何让两个方法互斥?(统一锁对象)
如果实际需求是希望实例方法和静态方法互斥执行,那就需要把二者的锁对象统一为类对象。改造实例方法,让它也用 synchronized (SyncUnifiedLock.class) 包裹:
public class SyncUnifiedLock {
private static int step = 0;
public void instanceSyncMethod() {
synchronized (SyncUnifiedLock.class) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入实例同步方法");
try {
Thread.sleep(3000);
step++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 实例同步方法执行完成,step=" + step);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static synchronized void staticSyncMethod() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入静态同步方法");
try {
Thread.sleep(3000);
step++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 静态同步方法执行完成,step=" + step);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
SyncUnifiedLock demo = new SyncUnifiedLock();
Thread thread1 = new Thread(() -> demo.instanceSyncMethod(), "线程1");
Thread thread2 = new Thread(() -> SyncUnifiedLock.staticSyncMethod(), "线程2");
thread1.start();
thread2.start();
}
}
改造后执行结果(互斥执行)
线程1 进入实例同步方法
// 等待3秒后线程1完成
线程1 实例同步方法执行完成,step=1
// 线程2才开始执行
线程2 进入静态同步方法
// 再等待3秒后线程2完成
线程2 静态同步方法执行完成,step=2
可以看到,总执行时间变成了6秒,两个线程串行执行,这才是真正的互斥。
四、synchronized 底层原理(JVM 层面)
4.1 字节码层面
synchronized 修饰的代码块或方法,编译成字节码后会生成 monitorenter(进入锁)和 monitorexit(释放锁)指令:
monitorenter:尝试获取monitor对象的所有权,成功就进入,失败则阻塞;monitorexit:释放锁,唤醒等待队列中的线程。
4.2 JVM 锁优化(从重量级到轻量级)
Ja va 6 之后,JVM 对 synchronized 做了大量优化,性能大幅提升,甚至在某些场景下已经不输 ReentrantLock。核心优化点包括:
- 偏向锁:针对单线程重复获取同一锁的场景,减少锁竞争开销(默认开启);
- 轻量级锁:多线程交替获取锁(无竞争),通过 CAS 实现,不需要操作系统内核态切换;
- 重量级锁:多线程竞争激烈,需要操作系统介入(阻塞线程),性能较低;
- 锁消除:JVM 识别到无共享资源的同步代码,自动移除锁;
- 锁粗化:将多次连续的锁获取/释放合并为一次,减少开销。
锁升级的路径是单向的:偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁(不可逆)。
五、synchronized 在 JDK 源码中的应用
5.1 集合类(如 Vector、Hashtable)
像 Vector 的 add()、get() 等方法都加了 synchronized 修饰,保证线程安全。不过这种全方法同步的方式性能较低,现在更推荐用 CopyOnWriteArrayList 等更高效的替代方案:
public class Vectorextends AbstractList { public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true; } public synchronized E get(int index) { if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); return elementData(index); } }
5.2 Object 类的 wait ()/notify ()
wait()、notify()、notifyAll() 必须在 synchronized 代码块或方法中调用,否则会抛出 IllegalMonitorStateException:
public class WaitNotifyDemo {
private final Object lock = new Object();
public void waitDemo() throws InterruptedException {
synchronized (lock) {
lock.wait();
}
}
public void notifyDemo() {
synchronized (lock) {
lock.notify();
}
}
}
5.3 ja va.lang.Thread 的 join () 方法
join() 底层也是通过 synchronized + wait() 实现的:
public class Thread implements Runnable {
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException {
long base = System.currentTimeMillis();
long now = 0;
if (millis < 0) {
throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
}
if (millis == 0) {
while (isAlive()) {
wait(0);
}
} else {
// ...
}
}
}
六、synchronized 核心特性
6.1 可重入性
synchronized 是可重入锁:同一线程持有锁后,可以再次进入该锁的同步代码,避免了自己把自己锁死的尴尬。
看个简单例子:
public class ReentrantSync {
public synchronized void method1() {
System.out.println("进入method1");
method2();
}
public synchronized void method2() {
System.out.println("进入method2");
}
public static void main(String[] args) {
ReentrantSync demo = new ReentrantSync();
demo.method1();
// 输出:
// 进入method1
// 进入method2
}
}
6.2 不可中断性
线程获取锁失败时,会进入阻塞状态,而且无法被中断(必须等到获取到锁才能继续)。相比之下,Lock 接口提供了 lockInterruptibly() 方法,支持可中断获取锁。
七、synchronized vs Lock(ReentrantLock)
| 特性 | synchronized | ReentrantLock(Lock 接口实现) |
|---|---|---|
| 锁实现 | JVM 层面(内置锁) | JDK 层面(手动实现) |
| 可重入性 | 支持 | 支持(可指定公平/非公平) |
| 中断性 | 不支持(阻塞不可中断) | 支持(lockInterruptibly()) |
| 超时获取 | 不支持 | 支持(tryLock(long time)) |
| 公平锁 | 仅非公平锁 | 可指定公平/非公平锁 |
| 条件变量 | 仅 wait()/notify()(单一条件) | 支持多个 Condition(精准唤醒) |
| 性能 | Ja va 6 后优化,与 Lock 接近 | 高并发下略优 |
| 使用复杂度 | 简单(自动加锁/释放) | 复杂(需手动 unlock(),建议 try-finally) |
八、synchronized 常见面试题 & 易错点
8.1 面试高频问题
- synchronized 能保证可见性和有序性吗?能。释放锁时会刷新主内存(可见性),锁的获取/释放会阻止指令重排序(有序性),当然原子性也是基本盘。
- synchronized 是公平锁吗?不是。它默认是非公平锁,而且无法指定为公平锁。JVM 并不会保证先等待的线程一定先获取锁。
- synchronized 修饰实例方法和静态方法的锁对象有什么区别?
- 实例方法:锁是
this(当前实例); - 静态方法:锁是
类名.class(类对象);两者互不干扰(锁对象不同)。
- 实例方法:锁是
- 为什么 synchronized 是可重入的?JVM 会记录锁的持有线程和重入次数,线程再次获取同一锁时仅增加重入次数,释放时减少次数,次数为0时才真正释放锁。
- 一个类中同时有 static synchronized 和 synchronized 方法,多线程调用会互斥吗?不会。因为锁对象不同(类对象 vs this),除非你统一了锁对象。
8.2 开发易错点
- 锁对象为 null:
synchronized的锁对象不能为 null,编译能通过,但运行时会抛NullPointerException; - 锁粒度太大:把整个方法都同步,而不是只同步关键代码,导致性能低下;
- 混淆对象锁和类锁:以为静态同步方法和实例同步方法互斥,实际上它们互不干扰,除非特意统一锁对象;
- 死锁:多个线程互相持有对方需要的锁,比如线程 A 持有锁1等待锁2,线程 B 持有锁2等待锁1。
死锁的经典示例:
public class DeadLockDemo {
private static final Object lock1 = new Object();
private static final Object lock2 = new Object();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
synchronized (lock1) {
System.out.println("线程1持有lock1,等待lock2");
try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}
synchronized (lock2) {
System.out.println("线程1获取lock2");
}
}
}).start();
new Thread(() -> {
synchronized (lock2) {
System.out.println("线程2持有lock2,等待lock1");
try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}
synchronized (lock1) {
System.out.println("线程2获取lock1");
}
}
}).start();
}
}
这个程序跑起来后两个线程会永远阻塞,因为谁都不肯放手。
死锁解决方案:
- 固定锁的获取顺序(比如所有线程先获取 lock1 再获取 lock2);
- 使用
Lock的tryLock()超时机制; - 尽量避免嵌套锁。
总结
synchronized核心作用就是保证原子性、可见性、有序性,通过互斥锁实现多线程安全;- 三种用法:修饰实例方法(锁 this)、静态方法(锁类对象)、代码块(自定义锁对象,最推荐);
static synchronized(类锁)和synchronized(实例锁)锁对象不同,默认互不阻塞,需要统一锁对象才能实现互斥;- Ja va 6 以后 JVM 做了偏向锁、轻量级锁等优化,性能大幅提升,不用担心“重量级”问题;
- 核心边界:可重入、非公平、不可中断,锁对象不能为 null,避免死锁和过大的锁粒度。
synchronized 是 Ja va 并发编程的基础,掌握它的原理和用法,是写出安全、高效并发代码的关键。日常开发中建议优先使用 synchronized——简单、不易出错,只有在需要公平锁、可中断、多条件唤醒等复杂场景时,才考虑 Lock。