Synchronized关键字⭐️从模拟并发场景案例到字节码底层原理的逐步分析-优快云博客

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前言

一、线程不安全案例

二、synchronized关键字底层原理

前言

小伙伴们大家好，上次介绍了创建线程的四种方式，可以点击下方链接熟悉下，这次来分析线程使用中要考虑的线程安全问题

创建线程的四种方式

一、线程不安全案例

1、经典中的经典，抢票案例，如下图，创建一个SynTest类，定义了ticketNum代表票的数量，一个抢票的方法getTicketmain方法中循环创建了十五个线程模拟十五名用户在抢票，右键运行，看下结果，好家伙，问题大了，前三个线程买完票数量只减少一张，合着你们仨做一张座，后面更甚者，票数为零了还能抢到一张，站票是吧（三哥直呼内行）。开个玩笑，这种情况是肯定不允许的，也就是多线程情况下要保证线程的安全

public class SynTest {
    int ticketNum = 10;

    public void getTicket(){
            if(ticketNum<=0){
                System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"抢票失败,剩余："+ticketNum);
                return;
            }
            System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"抢到1张,剩余："+ticketNum);
            ticketNum--;

    }
    public static void main(String[] args) {
        SynTest synTest = new SynTest();
        for(int i = 0;i<15;i++){
            new Thread(()->{
                synTest.getTicket();
            }).start();
        }
    }
}

2、解决方案

使用synchronized关键字，在抢票方法中引用了同步锁，这样每个线程在调用方法执行完成前别的贤臣更不能调用，这样就保证了安全有序，结果如下

public class SynTest {
    final static Object lock = new Object();
    int ticketNum = 10;

    public void getTicket(){
        synchronized (lock){
            if(ticketNum<=0){
                System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"抢票失败,剩余："+ticketNum);
                return;
            }
            System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"抢到1张,剩余："+ticketNum);
            ticketNum--;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynTest synTest = new SynTest();
        for(int i = 0;i<15;i++){
            new Thread(()->{
                synTest.getTicket();
            }).start();
        }
    }
}

二、synchronized关键字底层原理

那么，到底该关键字底层做了什么，就可以让线程安全有序执行呢，这就要到.class文件中一探究竟了，打开项目包下的编译后的输出目录target文件夹，找到.class所在位置，右键终端打开,然后输入命令“javap -v SynTest.class” 查看字节码文件，如下找到抢票方法的内部：

注意“monitorenter"字符，是JVM提供的Monitor监视器提供

monitorenter 是上锁开始的地方（拆开就是 monitor enter)
monitorexit 解锁的地方(monitor exit)
这两个代码包住的指令就是上锁的代码
仔细往下看的话，会发现有两个monitorexit指令，防止锁住的代码抛异常后不能及时释放锁

三、Monitor结构

1.存储结构

Owner: 存储当前获取锁的线程的标识，只有一个线程可以获取
EntryList: 关联没有抢到锁的线程，也就是处于Blocked状态的线程
WaitSet: 关联调用了wait方法的线程，也就是处于waiting状态的线程

2.具体流程

代码进入synchronized代码块，先对lock(同步锁）关联monitor,然后判断Owner是否有线程持有
若当前没有线程持有，则当前线程持有，标识该线程获取锁成功
如果当前已持有，则让线程进入entryList阻塞，如果持有锁的线程已经释放锁，则在entryList中的线程开始竞争锁的持有权（该过程属于非公平竞争）
如果代码块中调用了wait()，则线程进入waitSet中等待

四、原理总结

synchronized同步锁采用互斥的方式让同一时刻至多一个线程持有同步锁，底层是由JVM级别的monitor对象实现，线程获得锁需要关联monitor,其中，monitor内部有三个属性，owner：是关联获得锁的线程，entryList:是出于阻塞状态的线程，waitSet：关联的是处于waiting 状态的线程