synchronized

在併發程式設計中，多執行緒同時併發訪問的資源叫做臨界資源，當多個執行緒同時訪問物件並要求操作相同資源時，分割了原子操作就有可能出現數據的不一致或資料不完整的情況，為避免這種情況的發生，我們會採取同步機制，以確保在某一時刻，方法內只允許有一個執行緒。

採用synchronized修飾符實現的同步機制叫做互斥鎖機制，它所獲得的鎖叫做互斥鎖。每個物件都有一個monitor(鎖標記)，當執行緒擁有這個鎖標記時才能訪問這個資源，沒有鎖標記便進入鎖池。任何一個物件系統都會為其建立一個互斥鎖，這個鎖是為了分配給執行緒的，防止打斷原子操作。每個物件的鎖只能分配給一個執行緒，因此叫做互斥鎖。

這裡就使用同步機制獲取互斥鎖的情況，進行幾點說明：

1. 如果同一個方法內同時有兩個或更多執行緒，則每個執行緒有自己的區域性變數拷貝。
2. 類的每個例項都有自己的物件級別鎖。當一個執行緒訪問例項物件中的synchronized同步程式碼塊或同步方法時，該執行緒便獲取了該例項的物件級別鎖，其他執行緒這時如果要訪問synchronized同步程式碼塊或同步方法，便需要阻塞等待，直到前面的執行緒從同步程式碼塊或方法中退出，釋放掉了該物件級別鎖。
3. 訪問同一個類的不同例項物件中的同步程式碼塊，不存在阻塞等待獲取物件鎖的問題，因為它們獲取的是各自例項的物件級別鎖，相互之間沒有影響。
4. 持有一個物件級別鎖不會阻止該執行緒被交換出來，也不會阻塞其他執行緒訪問同一示例物件中的非synchronized程式碼。當一個執行緒A持有一個物件級別鎖（即進入了synchronized修飾的程式碼塊或方法中）時，執行緒也有可能被交換出去，此時執行緒B有可能獲取執行該物件中程式碼的時間，但它只能執行非同步程式碼（沒有用synchronized修飾），當執行到同步程式碼時，便會被阻塞，此時可能執行緒規劃器又讓A執行緒執行，A執行緒繼續持有物件級別鎖，當A執行緒退出同步程式碼時（即釋放了物件級別鎖），如果B執行緒此時再執行，便會獲得該物件級別鎖，從而執行synchronized中的程式碼。
5. 持有物件級別鎖的執行緒會讓其他執行緒阻塞在所有的synchronized程式碼外。例如，在一個類中有三個synchronized方法a，b，c，當執行緒A正在執行一個例項物件M中的方法a時，它便獲得了該物件級別鎖，那麼其他的執行緒在執行同一例項物件（即物件M）中的程式碼時，便會在所有的synchronized方法處阻塞，即在方法a，b，c處都要被阻塞，等執行緒A釋放掉物件級別鎖時，其他的執行緒才可以去執行方法a，b或者c中的程式碼，從而獲得該物件級別鎖。
6. 使用synchronized（obj）同步語句塊，可以獲取指定物件上的物件級別鎖。obj為物件的引用，如果獲取了obj物件上的物件級別鎖，在併發訪問obj物件時時，便會在其synchronized程式碼處阻塞等待，直到獲取到該obj物件的物件級別鎖。當obj為this時，便是獲取當前物件的物件級別鎖。
7. 類級別鎖被特定類的所有示例共享，它用於控制對static成員變數以及static方法的併發訪問。具體用法與物件級別鎖相似。
8. 互斥是實現同步的一種手段，臨界區、互斥量和訊號量都是主要的互斥實現方式。synchronized關鍵字經過編譯後，會在同步塊的前後分別形成monitorenter和monitorexit這兩個位元組碼指令。根據虛擬機器規範的要求，在執行monitorenter指令時，首先要嘗試獲取物件的鎖，如果獲得了鎖，把鎖的計數器加1，相應地，在執行monitorexit指令時會將鎖計數器減1，當計數器為0時，鎖便被釋放了。由於synchronized同步塊對同一個執行緒是可重入的，因此一個執行緒可以多次獲得同一個物件的互斥鎖，同樣，要釋放相應次數的該互斥鎖，才能最終釋放掉該鎖。

記憶體可見性

加鎖（synchronized同步）的功能不僅僅侷限於互斥行為，同時還存在另外一個重要的方面：記憶體可見性。我們不僅希望防止某個執行緒正在使用物件狀態而另一個執行緒在同時修改該狀態，而且還希望確保當一個執行緒修改了物件狀態後，其他執行緒能夠看到該變化。而執行緒的同步恰恰也能夠實現這一點。

內建鎖可以用於確保某個執行緒以一種可預測的方式來檢視另一個執行緒的執行結果。為了確保所有的執行緒都能看到共享變數的最新值，可以在所有執行讀操作或寫操作的執行緒上加上同一把鎖。下圖示例了同步的可見性保證。

當執行緒A執行某個同步程式碼塊時，執行緒B隨後進入由同一個鎖保護的同步程式碼塊，這種情況下可以保證，當鎖被釋放前，A看到的所有變數值（鎖釋放前，A看到的變數包括y和x）在B獲得同一個鎖後同樣可以由B看到。換句話說，當執行緒B執行由鎖保護的同步程式碼塊時，可以看到執行緒A之前在同一個鎖保護的同步程式碼塊中的所有操作結果。如果線上程A unlock M之後，執行緒B才進入lock M，那麼執行緒B都可以看到執行緒A unlock M之前的操作，可以得到i=1，j=1。如果線上程B unlock M之後，執行緒A才進入lock M，那麼執行緒B就不一定能看到執行緒A中的操作，因此j的值就不一定是1。

現在考慮如下程式碼：

public class  MutableInteger  
{  
    private int value;  

    public int get(){  
        return value;  
    }  
    public void set(int value){  
        this.value = value;  
    }  
}  

以上程式碼中，get和set方法都在沒有同步的情況下訪問value。如果value被多個執行緒共享，假如某個執行緒呼叫了set，那麼另一個正在呼叫get的執行緒可能會看到更新後的value值，也可能看不到。

通過對set和get方法進行同步，可以使MutableInteger成為一個執行緒安全的類，如下：

public class  SynchronizedInteger  
{  
    private int value;  

    public synchronized int get(){  
        return value;  
    }  
    public synchronized void set(int value){  
        this.value = value;  
    }  
}  

對set和get方法進行了同步，加上了同一把物件鎖，這樣get方法可以看到set方法中value值的變化，從而每次通過get方法取得的value的值都是最新的value值。