Java：synchronized-Toy模板网

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一、synchronized介绍

synchronized是Java中的一种关键字，用于实现线程同步。它的底层实现依赖于JVM的锁机制和操作系统的底层支持

二、底层实现

在JVM层面，synchronized的底层实现主要依赖于对象头中的Mark Word和Monitor。每个Java对象都有一个对象头，其中包含了一些与对象有关的信息，如哈希码、GC分代年龄等。而Mark Word则用于存储锁信息，包括锁标志位、指向当前持有锁的线程的指针以及指向等待该锁的线程队列的指针等。当一个线程获取到对象的锁时，JVM会将该线程的指针存储到Mark Word中，并将锁标志位设置为“已加锁”。

在操作系统层面，synchronized的底层实现主要依赖于操作系统提供的互斥量（Mutex）或信号量（Semaphore）等同步原语。当一个线程需要获取对象的锁时，JVM会向操作系统申请该对象的互斥量或信号量，如果该对象已经被其他线程占用，则该线程会被阻塞，直到该对象的锁被释放。

总的来说，synchronized的底层实现是通过JVM的对象头和操作系统的同步原语来实现线程之间的互斥访问，从而保证多线程程序的正确性和可靠性。

三、同步原语

操作系统的同步原语是一种由操作系统提供的，用于实现线程同步和互斥的原子性指令或函数。这些指令或函数能在多线程环境下保证数据的一致性和准确性。常见的同步原语包括：互斥锁、条件变量、信号量等。

以互斥锁为例，当一个线程需要访问某个共享资源时，它会先尝试获取该资源的互斥锁。如果互斥锁已经被其他线程占用，那么这个线程就会被阻塞，直到互斥锁被释放。这样就可以保证在同一时刻，只有一个线程能够访问该共享资源，从而避免了因并发访问而产生的数据不一致性问题。

四、操作系统的信号量

信号量是一种由操作系统提供的用于实现线程同步和互斥的计数器。它允许多个线程同时访问共享资源，但限制了同时访问资源的线程数量。当一个线程需要访问共享资源时，它会向信号量的值减一，如果信号量的值大于零，则该线程可以继续执行；否则，该线程会被阻塞，直到其他线程释放信号量。

以一个简单的例子来说明信号量的作用：假设有一个共享资源，只有两个线程可以同时访问。我们可以使用一个值为2的信号量来实现这个功能。当第一个线程获取到信号量后，它的值变为1；当第二个线程获取到信号量后，它的值变为0；当第一个线程释放信号量后，它的值变为2；当第二个线程释放信号量后，它的值变为1。这样，两个线程就可以交替地访问共享资源，而不会相互干扰。