Synchronized学习总结

最新推荐文章于 2023-06-16 21:47:57 发布

zuiaixixi@@@

最新推荐文章于 2023-06-16 21:47:57 发布

阅读量223

点赞数

分类专栏： java基础文章标签：多线程 java

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Hqxcsdn/article/details/115046844

版权

java基础专栏收录该内容

10 篇文章

订阅专栏

本文详细介绍了Java中的Synchronized用法，包括修饰实例方法、静态方法和代码块。深入探讨了其底层语义，指出无论是哪种形式，最终都涉及对对象的加锁。此外，解析了Java对象头与monitor的关系，分析了Synchronized的优化策略，如偏向锁、轻量级锁和重量级锁，并讨论了它们之间的区别。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Synchronized 学习总结

1.用法

A.synchronized 修饰普通的方法，此时锁的是当前实例的对象

B.修饰静态方法

public static synchronized methodC() {}//对类加锁，即对所有此类的对象加锁

C.synchronized修饰代码块：锁定的是括号内的对象

public void synMethod0() {

synchronized (this){

//do something

}

2.底层语义

synchronized 修饰实例方法其本质与修饰this对象，修饰静态方法相当于修饰this.class ，修饰代码块形式为ynchronized(Object)

。归根结底，synchronized相关的代码都是synchronized(obj)这样的格式，即对对象加锁

同步代码块是通过 monitorentor monitorexit 来实现的，而对方法是在方法标识中加入 ACCSYNCHORNIZED

monitorenter：每个对象都有一个监视器锁（monitor），当monitor被占用时就处于锁定状态，线程在执行monitorenter时，会尝试获取monitor的所有权过程如下：如果该monitor的进入者为0 ，这该线程进入monitor，将进入数设置为1 ，该线程即为该monitor的拥有者。如果该monitor已经被其他线程占有，则进入数++，本线程进入阻塞状态，直到该monitor的进入数为0，再重新尝试获取monitor的拥有权。

monitorexit：执行monitorexit的线程必须是object所对应的monitor的所有者。指令执行时，monitor的进入数减1，如果减1后进入数为0，则线程退出monitor，不再是这个monitor的所有者。其他被这个monitor阻塞的线程可以尝试去获取这个monitor的所有权。

ACCSYNCHORNIZED：当方法被调用执行的时候，会检查方法的ACCSYNCHORNIZED访问标志是否被设置了，如果设置了，线程在执行该方法的时候，会先去获取monitor锁，获取完成之后才会执行方法，在方法完成之后，会释放monitor锁。

synchronized的几种使用方式的本质都是一样的，在语义底层都是通过monitorenter、monitorexit指令实现对monitor对象的获取和释放。

3.java对象头与monitor

java对象头：在jvm中，对象在内存中的布局分为三块，对象头，实例变量，填充数据

实例变量存放类的属性数据信息。填充数据：用于保证对象大小为8字节的整数倍。

对象头

如果是普通对象使用两个字宽存储对象头，如果对象是数组，则使用三个字宽，在32位虚拟机中一字宽为4字节，64位一字宽为8字节。

对象头的组成：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vbNjUmwm-1616297989736)(C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210317171059008.png)]

对象运行期间，Markword中的存储结构也会发生变化

在这里插入图片描述

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UD3JNV9E-1616297989738)(C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210317172649764.png)]

其中，重量级锁状态时：指向互斥量（重量级锁）的指针指向的就是monitor对象的起始地址。

monitor对象 —针对于重量级锁

在不同的锁状态下，Mark word会存储不同的信息，当锁为重量级锁（所得标志位为 10）时，markword中会指向Monitor对象的指针，这个monitor对象称为管程或者监视器锁，每个对象都存在着一个monitor对象与之关联。

java虚拟机HotSpot中，monitor对象是由ObjectMonitor 构成的

monitor中包含有部分重要变量：

a.owner:指向一个持有当前monitor的ObjectWaiter对象（每一个等待锁的线程都会被封装成为一个ObjectWaiter对象）

b._cxq:存储ObjectWaiter对象的单向列表，在多个线程竞争锁的时候，线程们会先进入这个列表

c._EntryList:存储位于Blocked状态的ObjectWaiter对象列表

d._waitSet:存储处于wait状态ObjectWaiter列表调用了java中的wait()方法会被放入其中

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Q0QUck9G-1616297989739)(C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210317193115477.png)]

线程锁的获取就是将owner指向自己

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-jzFQSltl-1616297989741)(C:\研-作业报告代码\Java多线程学习归纳\watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mjc2MjEzMw==,size_16,color_FFFFFF,t_70)]

多个线程在竞争monitor锁时，会先进入_cxq列表（所有请求锁的线程都会放在则个List里面）

有资格成为候选资源的线程会进入EntryList。

在任何时候，最多只有一个线程正在竞争锁该线程为OneDeck

在获取到锁之后就会将owner赋值为自己

如果当前线程调用了wait方法，会失去monitor锁，进入waitSet列表

JVM每次会从cxq的队尾中取出一个数据，作为线程竞争者，但是在并发情况下，cxq会被大量进程进行CAS访问，为了降低竞争，JVM将部分进程移入到EntryList中作为候选进程，并指定EntryList中的某个线程为OneDeck线程（一般为最先进去的），owner线程一般不会直接将锁传递给oneDeck ，而是给他一个竞争的机会，也称为（竞争切换）

oneDeck线程获取到了锁资源之后，会变为Owner线程，如果线程执行了wait方法阻塞，会失去锁，进入waitSet ，然后再接收到notify或者Notufyall 之后会进入EntryLsit中进入下一趟循环。

Synchronized是非公平的锁，线程在进入cxq之前会自旋试图获取锁，获取不到才会进入到cxq中，这对队列中到的对象不公平

Synchronized的优化

在java1.6中，实现了对Synchronized的优化，引入了偏向锁，轻量锁

偏向锁

在大多数情况，锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得，偏向锁是为了让获得锁的代价更低。

当锁对象第一次被线程获取的时候，虚拟机把对象头中的标志位设为“01”，即偏向模式。同时使用CAS操作把获取到这个锁的线程的ID记录在对象的Mark Word之中的偏向线程ID，并将是否偏向锁的状态位置置为1。

以后该线程进入这个同步块时就不用进行CAS操作来加锁，去锁，只用测试以下对象头中的markword 中是否存储着指向当前线程的偏向锁。如果测试成功，说明该线程已经获得了锁，虚拟机就可以不再进行任何同步操作

如果没有，还有判断当前MarkWord 中偏向锁的标志是否为1 （为1 代表当前是偏向锁），如果没有设置，则使用CAS竞争锁，设置了的话，则尝试CAS将对象头的偏向锁的指向当前线程。

偏向锁使用了一种竞争才会释放锁的机制

轻量级锁

在锁对象为偏向锁的情况下产生竞争，这个时候会升级成为轻量级锁（自旋锁，无锁）。自旋的原因时为了一直去争夺锁对象

每个要获取该锁对象的线程都会在自己的栈帧中生成一个LockRecord 对象，此时锁对象的对象头中的markword 前面部分是一个lockReocrd对象的地址，线程们争夺锁就是为了将自己的LockRecord 对象的地址赋值给锁对象。这个赋值过程是一个CAS 操作（从锁中读取LR地址，修改为自己的LR，写回查看之前LR地址有无被修改）并且一直自旋进行。