Synchronized面试题

<think>好的，我现在需要处理用户关于Java中synchronized关键字的面试题和相关知识点的请求。首先，用户之前的问题是关于线程池的面试题，现在转向了synchronized关键字。我需要结合用户提供的引用内容来组织答案，同时确保符合之前的系统级指令，比如正确使用LaTeX格式、中文回答、生成相关问题等。 首先，用户提到了五个引用，其中详细说明了synchronized的实现原理、锁类型、优化、与ReentrantLock的比较以及使用场景和限制。需要将这些信息整合成一个结构清晰的回答，涵盖用户提到的关键字、用法、场景、锁机制等方面。 用户希望面试题和相关知识点分开，可能需要先总结知识点，然后列出常见面试题。根据引用内容，synchronized的锁类型包括悲观锁、非公平锁、可重入锁、独占锁。JDK1.6的优化如锁升级机制（偏向锁、轻量级锁、重量级锁）需要详细说明。同时要对比synchronized和ReentrantLock的区别，涉及JVM层面与API层面、功能差异等。 在回答中需要确保正确引用标记，例如引用[^2]提到synchronized实现的锁类型，引用[^4]提到JDK1.6的优化。同时要注意用户之前的回答结构，如线程池部分有核心参数、工作流程等，这里可能需要类似的结构，比如锁机制、使用场景、优化等。 需要检查是否有矛盾或重复的信息，例如引用[5]提到synchronized的限制中“不是递归锁”，但引用[2]和[3]指出synchronized是可重入锁，这里可能存在误解，需要纠正。可重入锁允许同一线程多次获取锁，而递归锁通常指同一方法内的重入，因此需要明确说明synchronized确实支持可重入。 此外，用户要求生成相关问题，需要基于知识点设计相关问题，如锁优化、对比其他锁机制、使用注意事项等。要确保问题覆盖主要知识点，帮助用户全面准备面试。 最后，保持回答结构清晰，分点说明，使用LaTeX格式行内公式（如线程数设置中的$N_{cpu}$），并正确使用引用标记。确保所有技术术语准确，符合Java官方文档和常见面试题的标准回答。</think>### Synchronized关键字面试知识点总结 --- #### 一、锁类型与特性（参考[^2][^3][^5]） 1. **锁类型** - **悲观锁**：默认线程访问共享资源时会冲突，直接加锁 - **非公平锁**：线程获取锁的顺序不按阻塞顺序，允许插队 - **可重入锁**：同一线程可多次获取同一把锁，计数器自增到0才释放 - **独占锁**：仅允许单个线程持有锁 2. **特性对比** | 特性 | synchronized | ReentrantLock | |---|---|---| | 实现层级 | JVM层面（Monitor机制） | API层面（Lock接口） | | 锁公平性 | 仅非公平锁 | 支持公平/非公平锁 | | 可中断 | 不支持 | 支持`lockInterruptibly()` | | 超时机制 | 不支持 | 支持`tryLock(timeout)` | | 条件变量 | 单条件 | 多条件（`Condition`对象） | --- #### 二、底层原理与优化（参考[^1][^4][^5]） 1. **Monitor机制** - 通过`monitorenter`和`monitorexit`字节码指令实现 - 对象头中的Mark Word存储锁状态（无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁） 2. **JDK1.6锁升级流程** ``` 无锁 → 偏向锁（单线程访问） ↓ 竞争加剧 轻量级锁（CAS自旋） ↓ 自旋失败 重量级锁（OS互斥量） ``` - **偏向锁**：消除无竞争时的同步开销 - **轻量级锁**：通过自旋避免线程阻塞 - **适应性自旋**：根据历史自旋时间动态调整 --- #### 三、使用场景与限制（参考[^5]） 1. **适用场景** - 保护共享变量（如计数器`private int count`） - 同步实例方法（锁对象为当前实例） - 同步静态方法（锁对象为Class对象） - 代码块同步（指定锁对象） 2. **代码示例** ```java // 同步代码块 public void increment() { synchronized(this) { count++; } } // 同步静态方法 public static synchronized void log() { System.out.println("Thread-safe logging"); } ``` 3. **性能限制** - 线程阻塞/唤醒涉及内核态切换（约1μs） - 高并发场景下可能触发重量级锁（竞争激烈时性能下降） --- #### 四、高频面试题示例 1. **synchronized与ReentrantLock的区别？** - 底层实现：JVM Monitor vs API层面 - 功能扩展：ReentrantLock支持公平锁、条件变量、锁中断 - 锁释放方式：自动释放 vs 必须`unlock()` 2. **JDK1.6锁优化具体如何实现？** - 偏向锁通过记录线程ID减少CAS操作 - 轻量级锁通过栈帧中的Lock Record实现CAS自旋 - 适应性自旋根据前一次自旋时间动态调整阈值 3. **synchronized能否实现公平锁？为什么？** - 不能，因为底层非公平抢占机制（参考Monitor的EntryList设计） 4. **如何避免死锁？** - 按固定顺序获取锁 - 使用`tryLock()`设置超时 - 避免嵌套锁（如`synchronized`方法调用其他`synchronized`方法） ---