synchronized关键字的一些自我理解+JUCAPI的理解

synchronized 关键字最主要的三种使用方式：

1.修饰实例方法

作用于当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得 当前对象实例的锁
同一个类里的两个synchronized 方法,在单例模式或者同一个对象的时候也会冲突,所以springboot 自动注入的时候默认是单利模式,在Service层的时候尽量一个service层只出现一个synchronized关键字修饰的方法
未被synchronized修饰的方法则不会被冲突

synchronized void method() {
  //业务代码
}

2.修饰静态方法

也就是给当前类加锁，会作用于类的对象实例 ，进入同步代码前要获得 当前 class 的锁。因为静态成员不属于任何一个实例对象，是类成员（ static 表明这是该类的一个静态资源，不管 new 了多少个对象，只有一份）。所以，如果一个线程 A 调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法，而线程 B 需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法，是允许的，不会发生互斥现象，因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。

synchronized void staic method() {
  //业务代码
}

3.修饰代码块

指定加锁对象，对给定对象/类加锁。synchronized(this|object) 表示进入同步代码库前要获得给定对象的锁。synchronized(类.class) 表示进入同步代码前要获得 当前 class 的锁

synchronized(this) {
  //业务代码
}

在一个类里面增删改查最细的颗粒度，不能直接在方法上加锁，这样四个会竞争一个锁

public class UserServiceImpl {
    private final Object addLock = new Object();
    private final Object deleteLock = new Object();
    private final Object updateLock = new Object();
    private final Object queryLock = new Object();

    public void add() {
        synchronized (addLock) {
            // 添加操作
        }
    }

    public void delete() {
        synchronized (deleteLock) {
            // 删除操作
        }
    }

    public void update() {
        synchronized (updateLock) {
            // 更新操作
        }
    }

    public void query() {
        synchronized (queryLock) {
            // 查询操作
        }
    }
}

总结：
synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(XX.class) 代码块上都是是给 Class 类上锁。

synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实例上锁。

synchronized 关键字修饰代码块需要判断里面修饰的是对象，还是类

尽量不要使用 synchronized(String a) 因为 JVM 中，字符串常量池具有缓存功能！

在JDK1.6之前，synchronized直接加重量级锁，JDK1.6之后得到了很好的优化。

synchronized锁升级：偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁(锁膨胀)

对象一共16个字节,对象头占12个字节

• 1.A线程初次执行到synchronized代码块的时候，锁对象变成偏向锁（通过CAS修改对象头里的线程id：0->A线程id，在线程的栈中生成锁记录(1.锁记录的地址2.对象指针(如果为重入则为null))），字面意思是“偏向于第一个获得它的线程”的锁。
• 此时对象从无锁状态变为偏向锁状态，执行完同步代码块后，线程并不会主动释放偏向锁。当第二次到达同步代码块时，线程会验证对象头中的线程id是否就是自己，如果是则正常往下执行。由于之前没有释放锁，这里也就不需要重新加锁。
• 如果自始至终使用锁的线程只有一个，很明显偏向锁几乎没有额外开销，性能极高。

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• 2.线程A还在继续持有锁并且未死亡，此时有第二个线程B加入锁竞争。
• CAS修改对象markword中的threadId为B线程Id，因为此时线程id已经不为期望值0所以修改失败。
• 进入偏向锁撤销的流程，等待全局安全点，此时判断持有锁的线程是否死亡。
• 如果已经死亡或者没有持有锁，则将对象头设置成无锁不可偏向状态，（标志位为001），然后CAS修改锁标志位01->00来获取轻量级锁。
• 未死亡则进入升级轻量级锁的过程。
• 持有锁的线程A的栈中生成锁记录，锁记录包含锁记录地址和对象指针，将对象头中Mark Word存储的信息与锁记录地址互换，将对象头中锁标志位改为00
• 偏向锁此时升级为轻量级锁（自旋锁）
• 在轻量级锁状态下继续锁竞争，没有抢到锁的线程将自旋，即不停地循环判断锁是否能够被成功获取。获取锁的操作，其实就是通过CAS修改对象头里的锁标志位 01->00 并将对象头中Mark Word存储的信息与锁记录地址互换。如果成功就获得轻量级锁

这里要明确一下什么是锁竞争：如果多个线程轮流获取一个锁，但是每次获取锁的时候都很顺利，没有发生阻塞，那么就不存在锁竞争。只有当某线程尝试获取锁的时候，发现该锁已经被占用，只能等待其释放，这才发生了锁竞争。

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• 3.长时间的自旋操作是非常消耗资源的，一个线程持有锁，其他线程就只能在原地空耗CPU，执行不了任何有效的任务，这种现象叫做忙等（busy-waiting）。如果多个线程用一个锁，但是没有发生锁竞争，或者发生了很轻微的锁竞争，那么synchronized就用轻量级锁，允许短时间的忙等现象。这是一种折衷的想法，短时间的忙等，换取线程在用户态和内核态之间切换的开销。
• 显然，此忙等是有限度的（有个计数器记录自旋次数，默认允许循环10次，可以通过虚拟机参数更改，1.6之后改为JVM自己控制）。
• 如果锁竞争情况严重，C线程达到最大自旋次数的线程，会将轻量级锁升级为重量级锁。
• C线程CAS修改mark word 中锁的标志位为10，并为对象申请Monitor锁，将Owner设置为持有锁的线程，然后把对象头中Mark Word的锁记录地址替换为Monitor锁的地址。
• C线程完成这些操作后自己进入Monitor的EntryList BLOCKED。
• 当后续线程尝试获取锁时，发现被占用的锁是重量级锁，则跟C线程一样直接将自己挂起（而不是忙等），等待将来被唤醒。
• 当轻量级锁持有的线程进入解锁流程，CAS将Mark Word值还给对象头，此时因为锁标志位已经被修改为10，锁记录已经被替换为Monitor记录，所以解锁失败，进入重量级锁解锁流程。
• 按照Monitor地址找到Monitor对象，并将原对象头存入Monitor，设置Owner为null，唤醒EntryList中BLOCKED的首节点线程进行非公平竞争。

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• 4.当线程D尝试获取对象锁时先根据对象头中的Monitor地址找到Monitor,然后查找owner是否为Null。
• 如果为Null就直接获取锁并把Owner改为自己。
• 如果不为Null就进入cxq队列中,在cxq中的队列可以继续自旋等待锁，若达到自旋的阈值仍未获取到锁则会调用park方法挂起。
• 当EntryList为空，cxq不为空，Owener会在unlock时，将cxq中的数据移动到EntryList。并指定EntryList列表头的第一个线程唤醒。
• 因为在cxq队列中的线程会自旋抢夺锁，所以唤醒的线程不一定能抢到锁，因此重量级锁是不公平锁。

• cxq(竞争列表)（头插尾取）
  cxq是一个单向链表。被挂起线程等待重新竞争锁的链表, monitor 通过CAS将竞争锁的线程包装成ObjectWaiter写入到列表的头部。为了避免插入和取出元素的竞争，所以Owner会从列表尾部取元素。
• EntryList(候选者列表)（尾插头取）
  EntryList是一个双向链表。当EntryList为空，cxq不为空，Owener会在unlock时，将cxq中的数据移动到EntryList。并指定EntryList列表头的第一个线程为OnDeck线程。
• EntryList跟cxq的区别
  在cxq中的队列可以继续自旋等待锁，若达到自旋的阈值仍未获取到锁则会调用park方法挂起。而EntryList中的线程都是被挂起的线程。

偏向锁

• 第一个线程占有的锁，如果两个线程竞争一定不是偏向锁

• 当一个对象已经计算过identity hash code，它就无法进入偏向锁状态

• hash code 是懒加载，不用到就不会计算

• 当一个对象当前正处于偏向锁状态，并且需要计算其identity hash code的话，则它的偏向锁会被撤销，并且锁会膨胀为重量锁；

• 偏向锁的撤销，需要等待全局安全点，即在某个时间点上没有字节码正在执行时，它会先暂停拥有偏向锁的线程，然后判断锁对象是否处于被锁定状态。如果线程不处于活动状态，则将对象头设置成无锁状态，并撤销偏向锁，恢复到无锁（标志位为01）或轻量级锁（标志位为00）的状态。
  
  
  
  
  (此处线程id为操作系统给线程定义的id,与java中线程id不是一一对应的,不要尝试去理解)

101可偏向的对象,调用对象的hashcode()方法后会撤销偏向状态变成001,清除对象头里线程id等信息,并且把hashcode存入对象头,因为对象hashcode没有存储空间,轻量级锁会把hashcode存在线程栈帧的锁记录里,重量级锁会把hashcode存在monitor里,后期会还原回去,所以这两个锁不会受到影响

轻量级锁

重量级锁

Monitor监听器

  ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;   //储存monitor关联对象的对象头
    _count        = 0;		// 记录个数
    _waiters      = 0,
    _recursions   = 0;		// 重入次数
    _object       = NULL;	// 储存monitor关联对象
    _owner        = NULL;	// 储存当前持有锁的线程ID
    _WaitSet      = NULL;	// 等待池：通过调用 wait()，将当前线程变为阻塞状态放到等待池
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;	// 多线程竞争锁时的单向链表
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ;	// 锁池：处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表，如果被调用了notify()，则会将当前线程从 _WaitSet 移到 _EntryList
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
    _previous_owner_tid = 0;
  }

批量重偏向,批量撤销

1、当某个线程持有偏向锁，另一个线程想要获取锁时需要撤销锁。
2、撤销先尝试在不安全点使用CAS修改Mark Word为无锁状态，若还是无法撤销则考虑在安全点撤销，等安全点是比较低效的操作。

针对的是所有类的实例对象来说的，一个实例对象撤销偏向锁就算一次

• 批量重偏向:当撤销A对象偏向锁阈值超过20次,就会把所有classA的实例对象全部置位可偏向状态101
• 批量撤销:当撤销A对象偏向锁阈值超过40次,就会把所有classA的实例对象全部置位不可偏向状态(包括新创建的对象)001

wait()和notify()

https://blog.youkuaiyun.com/qq_43578385/article/details/124688200

锁消除 lock eliminate

有开关可以控制

例子1:

JIT即时编译器发现一段代码属于热点代码就会进行代码优化,如果方法里的局部变量不会逃离方法的作用范围,此时synchronized代码就会被优化掉

例子2:

public void add (String str1,String str2){
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
		sb.append(str1).append(str2);
}

锁粗化 lock coarsening