synchronized 是 Java 中用于实现同步的关键字,它可以应用在方法上或代码块上,用于确保多线程访问共享资源时的互斥性。在操作系统层面,synchronized 通常被认为是一种重量级锁,这是因为它的实现涉及到较为复杂的机制和开销较大的操作,主要包括以下几个方面:
- 互斥访问:
synchronized用于保护共享资源,确保在同一时刻只有一个线程能够访问该资源。这需要在多线程环境下对临界区代码进行互斥控制,以避免多个线程同时访问导致数据不一致性等问题。 - 用户态和内核态切换: 在操作系统层面,线程的切换涉及到从用户态切换到内核态,这是一项开销较大的操作。当一个线程在进入或退出
synchronized块时,需要进行用户态到内核态的切换,这增加了锁的开销。 - 锁的管理: Java 中的
synchronized锁需要进行管理,包括锁的分配、释放、检查锁状态等。这些管理操作都需要耗费额外的系统资源和时间。 - 锁的状态:
synchronized支持可重入性,即同一线程可以多次获得同一个锁。这需要在锁上维护一个状态,以允许线程多次获取锁,这也增加了锁的复杂性和开销。
尽管synchronized是一种重量级锁,但它在某些情况下仍然是合适的选择,特别是在低并发或短时间内锁的竞争较少的情况下,它的开销相对较小。然而,在高并发环境下,为了提高性能,通常会考虑使用更轻量级的锁,例如java.util.concurrent包中提供的 ReentrantLock 或 ReadWriteLock,这些锁在设计上更加复杂,但可以在高并发场景下提供更好的性能。