Synchronize原理

Synchronized锁机制解析

最新推荐文章于 2025-09-18 12:37:46 发布

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本文深入探讨了Java中Synchronized锁的工作原理，包括其在字节码层面的实现，对象头中MarkWord的作用，以及偏向锁和轻量级锁的机制。通过分析单例模式下Synchronized的使用，揭示了其在多线程环境下的性能表现。

Synchronize原理

1 普通方法上

2 静态方法上

修饰静态方法内置锁是当前的Class字节码对象

修饰普通方法内置锁是当前类的实例

原理与使用：

从字节码层面解释：

执行同步代码块

monitorenter

synchronized( ){

}

monitorexit

任何对象都可以作为锁，那么锁信息有存在对象的什么地方呢？

存在对象头中

对象头中的信息 Mark Word Class Metadata Address ArrayLength

Mark Word 存储的是哈希值锁信息空间利用率很高的

任何对象都可以作为锁，那么锁信息又存在对象的什么地方呢？

存在对象头中

对象头中的信息： Mark Word Class MetaData Address

jdk1.6之后引入了

偏向锁： 每次获取锁和释放锁会浪费资源。很多情况下，竞争者不是由多个线程，而是由一个线程在使用。

当一个线程进来时候，找对象头查看是否是偏向锁。偏向锁的Mark Word 字段会记录一些信息：线程id Epoch 对象分代年龄信息是否是偏向锁锁标志位

检查锁标志位是否是偏向锁，接着会检查线程的id如果和当前线程id是一致（第一次直接进来）。第二次进来时候接着运行同步代码块（没有锁的获取和释放）。偏向锁获取时候，没有撤销。等到有竞争时候才有释放的机制。场景：只有一个线程访问代码块会大大提高性能。（多个线程会降低性能）

轻量级锁：

首先栈帧：

虚拟机栈里面存储的是一个个栈帧，每个方法执行都会存储一个栈帧。每个方法执行都会执行栈帧的进栈出栈。

复制Mark Word 到虚拟机栈中

竞争成功之后会将锁的标志位改成轻量级锁，然后执行同步体。

其他线程也是复制Mark Word到虚拟机中

修改Mark Word，发现已经被别的线程获得了锁，所以修改不成功。然后不停的修改。直到第一个线程把锁释放了才OK

第一个线程执行完毕，第二个获取锁之后，会升级为重量级锁（普遍意义上的synchronize），线程会阻塞。

轻量级锁用到了自旋概念。好处：多个线程可以同时

关于单例模式结合Synchronize

单例模式与线程安全问题

饿汉式是没有线程安全问题的

懒汉式是有线程安全问题的

缩小同步代码块的范围，只有在创建时候才有写的操作其他的都是读的操作没有线程安全问题

在会出现线程安全问题地方加一个synchronize，锁当前的代码包裹起来

这样其实还是有问题的，双重加锁，再来一个验空。

这样视乎是一个没有问题，重排序问题。

有可能先执行下面的在执行上面的这样的重排序问题（没法演示）

package com.toov5.threadTest;
public class DoubleLock {

    private static volatile DoubleLock doubleLock;   //防止重排序
    
    private DoubleLock(){
        
    }
    public static DoubleLock getInstance(){  //比较饿汉模式而言的，如果在这一行加锁，效率势必会比较低  利用同步代码块
        //自旋while(true)
        if (doubleLock == null){   //判断一下  如果为null时候  这种情况下才会去创建对象
            synchronized (DoubleLock.class){ //静态的用 字节码文件    
                if (doubleLock==null) {  //上锁完了之后 可能没有创建完毕 所以要判断一下  但是 重排序时候 可能会导致 对象可能创建多次
                                         //所以加volitile关键字 （单线程是不会产生重排序问题）
                    doubleLock=new DoubleLock();
                }
            }

        }
        return doubleLock;   //不为空的话 会直接返回呀  多个线程去创建时候 才有有安全塞问题
    }
    
    
    
    public static void main(String[] args) {
         DoubleLock doubleLock1 = DoubleLock.getInstance();
         DoubleLock doubleLock2 = DoubleLock.getInstance();
         System.out.println(doubleLock1==doubleLock2);
    }
    
}