synchronized

Learning_foolish

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分类专栏：并发专栏文章标签： java

于 2022-05-07 08:30:46 首次发布

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Java 中，提供了两种方式来实现同步互斥访问：synchronized 和 Lock

常见用法

加锁的方式：synchronized 只能锁对象；
1、同步实例方法，锁是当前实例对象--this

class Test{
    public synchronized void test() {
    }
}


// 等价于
class Test{
     public void test() {
         synchronized(this) {
         }
     }
}

2、同步static 类方法，锁是当前类对象--当前类的Class对象

 class Test{
     public synchronized static void test() {
     }
 }
等价于
class Test{
 public static void test() {
     synchronized(Test.class) {
 }
}

3、同步代码块，锁是括号里面的对象

实现原理

synchronized内置锁是一种对象锁(锁的是对象而非引用)，作用粒度是对象，可以用来实现对临界资源的同步互斥访问，是可重入的

synchronized是基于JVM内置锁实现，通过内部对象Monitor(监视器锁)实现，基于进入与退出Monitor对象实现方法与代码块同步，监视器锁的实现依赖底层操作系统的Mutex lock（互斥锁）实现，它是一个重量级锁性能较低。（synchronized关键字被编译成字节码后会被翻译成monitorenter 和 monitorexit 两条指令分别在同步块逻辑代码的起始位置与结束位置）

为什么性能较低？

因为涉及到调用操作系统底层的命令，会有用户态至内核态的频繁切换。

锁优化

JVM内置锁在1.5之后版本做了重大的优化，如锁粗化（Lock Coarsening）、锁消除（Lock Elimination）、轻量级锁（Lightweight Locking）、偏向锁（Biased Locking）、适应性自旋（Adaptive Spinning）等技术来减少锁操作的开销，，内置锁的并发性能已经基本与
Lock持平。

锁的膨胀升级过程

锁的状态总共有四种，无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。随着锁的竞争，锁可以从偏向锁升级到轻量级锁，再升级的重量级锁，但是锁的升级是单向的，也就是说只能从低到高升级，不会出现锁的降级。从JDK 1.6 中默认是开启偏向锁和轻量级锁的，可以通过-XX:-UseBiasedLocking来禁用偏向锁。

偏向锁

偏向锁即偏向于某一线程的锁

前提：锁通常是由单一线程持有的。

偏向锁的核心思想是:如果一个线程获得了锁，那么锁就进入偏向模式，此时Mark Word 的结构也变为偏向锁结构，当这个线程再次请求锁时，无需再做任何同步操作，即获取锁的过程，这样就省去了大量有关锁申请的操作，从而也就提供程序的性能。

轻量级锁

前提：“对绝大部分的锁，在整个同步周期内都不存在竞争”，注意这是经验数据。

需要了解的是，轻量级锁所适应的场景是线程交替执行同步块的场合，如果存在同一时间访问同一锁的场合，就会导致轻量级锁膨胀为重量级锁。

实例代码如下：未完待续。。。

自旋锁

轻量级锁失败后，虚拟机为了避免线程真实地在操作系统层面挂起（避免直接涉及到用户态和内核态的切换），还会进行一项称为自旋锁的优化手段

前提：大多数情况下，线程持有锁的时间都不会太长，如果直接挂起操作系统层面的线程可能会得不偿失。

虚拟机会让当前想要获取锁的线程做几个空循环(这也是称为自旋的原因)，一般不会太久，可能是50个循环或100循环，在经过若干次循环后，如果得到锁，就顺利进入临界区。如果还不能获得锁，那就会将线程在操作系统层面挂起，这就是自旋锁的优化方式，这种方式确实也是可以提升效率的。最后没办法也就只能升级为重量级锁了。