在多線程環境中，?臨界區（Critical Section）是指一次只能由一個線程執行的代碼段，這些代碼通常涉及對共享資源（如變量、數據結構、文件或數據庫連接）的訪問或修改。臨界區的存在是為了解決并發控制中的兩大核心問題。
? 1）數據不一致性?：如果多個線程同時對共享資源進行寫操作，可能會破壞數據的完整性，導致其狀態與預期不符。
? 2）競態條件：程序的執行結果依賴于線程調度和執行的偶然順序，這使得程序行為變得不可預測，難以調試。

為了保護臨界區，Java提供了多種互斥（Mutual Exclusion）機制，其中synchronized關鍵字是最常用且強大的工具之一。
synchronized實現互斥的基礎是Java中的每一個對象都可以作為鎖，這個鎖是排他的，在任意時刻只有兩種狀態：被占用和未被占用。當線程請求一個由其他線程持有的鎖時，請求的線程會被阻塞，直到鎖被釋放。這種機制確保了在任何時刻，只有一個線程能夠進入臨界區執行代碼。
synchronized 有兩種使用方式。
1）synchronized修飾方法：鎖是當前實例對象。它修飾的方法稱為同步方法。

public synchronized void method() {
    // ...
}

2）synchronized修飾代碼塊：鎖是synchronized括號里配置的對象。它修飾的代碼塊稱為同步代碼塊。

public void method() {

    synchronized (this) {
        // ...
    }

}

synchronized與happens-before關系
在Java內存模型中，對synchronized關鍵字建立如下的happens-before關系：釋放鎖的操作happens-before之后對同一把鎖的獲取的鎖操作。

class LockingExample {
    int x = 0;
    public synchronized void set() {    // 1
        x++;                            // 2
    }                                   // 3

    public synchronized void get() {    // 4
        int i = x;                      // 5
        // ......
    }                                    //6
}

假設線程A執行set()方法，隨后線程B執行get()方法。
假設線程A獲取鎖執行set()方法，在set()方法中，對共享變量x自增+1，然后釋放鎖。線程B獲取鎖執行get()方法，在get()方法中，讀取變量x，并賦值給本地變量i，然后釋放鎖。根據happens-before規則，可以確定線程A對x的修改happens-before線程B對x的讀取，從而保證了數據的一致性。
這個過程建立的happens-before關系可以分為3類。
1）程序次序規則：1 happens-before 2，2 happens-before 3；4 happens-before 5，5 happens-before 6；
2）監視器鎖規則：3 happens-before 4；
3）happens-before的傳遞性規則： happens-before 5。
上述happens-before關系的圖形化表現形式如下。

synchronized內存語義
synchronized釋放鎖的內存語義：當線程釋放鎖時，Java內存模型會把該線程對應的本地內存中的共享變量刷新到主內存中。
A線程釋放鎖后，共享數據的狀態如圖所示。

synchronized獲取鎖的內存語義：當線程獲取鎖時，Java內存模型會把該線程對應的本地內存置為無效。從而使得被監視器保護的臨界區代碼必須從主內存中讀取共享變量。
B線程釋放鎖后，共享數據的狀態如圖所示。

對比鎖釋放-獲取與volatile寫-讀的內存語義可以看出：鎖釋放與volatile寫有相同的內存語義；鎖獲取與volatile讀有相同的內存語
義。這表明synchronized不僅提供了互斥訪問的同步機制，還具備了volatile的內存可見性保障。

未完待續

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