# synchronized底层原理
在Java中，`synchronized`关键字是一种内置的同步机制，用于控制多线程对共享资源的访问，它提供了一种简单的方式来防止多个线程同时访问同一代码块，从而避免线程安全问题，本文将深入探讨`synchronized`关键字的底层原理和工作机制。
## 一、`synchronized`关键字的用途
`synchronized`关键字的主要用途是确保同一时间只有一个线程可以执行某个方法或某段代码，也称为同步方法或同步块，它用于实例方法和静态方法前，分别表示同步实例方法和同步静态方法。
使用`synchronized`关键字可以避免多线程并发访问导致的数据不一致性问题，如数据竞争、死锁等，通过同步方法或同步块，可以保证在任何时刻只有一个线程可以执行该方法或代码块，从而避免了线程间的竞争和冲突。
## 二、`synchronized`关键字的底层原理
### 1. 对象锁和类锁
`synchronized`关键字在底层实现中使用了对象锁和类锁的概念，对象锁是指对某个对象实例加锁，而类锁则是对该类的所有对象实例共享一把锁。
当一个线程进入一个同步方法或同步块时，它会尝试获取该方法或代码块所在对象的锁，如果该锁已经被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到持有锁的线程释放该锁，如果该锁未被持有，则当前线程会持有该锁并执行方法或代码块。
对于静态方法，由于没有对象实例，`synchronized`关键字会使用类锁，当一个线程进入同步静态方法时，它会尝试获取该类的类锁，如果该类锁已经被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到持有类锁的线程释放该锁，如果该类锁未被持有，则当前线程会持有该类锁并执行静态方法。
### 2. 锁的升级和降级
在Java中，锁的升级和降级是实现`synchronized`关键字的重要机制之一，所谓锁的升级，是指将一个低级别的锁升级为高级别的锁；而锁的降级则是指将一个高级别的锁降级为低级别的锁。
当一个线程进入一个同步方法或同步块时，首先会尝试获取该方法或代码块所在对象的锁，如果成功获取到该锁，则该线程会一直持有该锁直到退出方法或代码块，在这个过程中，如果该线程需要执行其他非同步方法或代码块，它会将该对象的锁释放，然后再获取其他对象的锁，这个过程就是锁的降级。
当一个线程执行完同步方法或同步块后，它需要释放该对象的锁，以便其他线程可以进入该方法或代码块，在这个过程中，如果其他线程正在等待该对象的锁，那么该线程会重新进入等待队列等待获取该对象的锁，这个过程就是锁的升级。
### 3. 锁的粒度
在使用`synchronized`关键字时，需要注意锁的粒度，如果锁的粒度太粗，可能会导致并发性能问题；如果锁的粒度太细，则可能会导致过多的线程竞争和上下文切换，从而影响性能和效率。
应该根据具体的业务场景和并发访问情况来选择合适的锁粒度，对于一些读操作频繁、写操作较少的共享资源，可以使用读锁来降低并发访问的竞争；对于一些需要同时访问多个共享资源的场景，可以使用分布式锁来避免多个线程同时访问同一资源的问题。
## 三、总结
`synchronized`关键字是Java中一种非常实用的内置同步机制，它可以确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源，避免了多线程并发访问导致的数据不一致性问题，其底层原理包括对象锁和类锁的概念、锁的升级和降级机制以及锁的粒度选择等方面，在使用`synchronized`关键字时，需要根据具体的业务场景和并发访问情况来选择合适的锁粒度，以实现最佳的性能和效率。
