syncronized底层实现原理及相关优化

本文详细探讨了Java中synchronized的实现原理,包括Java对象头、Monitor、锁优化等。讲解了同步代码块和同步方法在字节码层面的实现,并介绍了自旋锁、适应自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁和轻量级锁等优化策略,旨在提高并发性能。

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记得刚刚开始学习Java的时候,一遇到多线程情况就是synchronized,相对于当时的我们来说synchronized是这么的神奇而又强大,那个时候我们赋予它一个名字“同步”,也成为了我们解决多线程情况的百试不爽的良药。但是,随着我们学习的进行我们知道synchronized是一个重量级锁,相对于Lock,它会显得那么笨重,以至于我们认为它不是那么的高效而慢慢摒弃它。
诚然,随着Javs SE 1.6对synchronized进行的各种优化后,synchronized并不会显得那么重了。下面跟随LZ一起来探索synchronized的实现机制、Java是如何对它进行了优化、锁优化机制、锁的存储结构和升级过程;

实现原理

synchronized可以保证方法或者代码块在运行时,同一时刻只有一个方法可以进入到临界区,同时它还可以保证共享变量的内存可见性

Java中每一个对象都可以作为锁,这是synchronized实现同步的基础:

  1. 普通同步方法,锁是当前实例对象
  2. 静态同步方法,锁是当前类的class对象
  3. 同步方法块,锁是括号里面的对象

当一个线程访问同步代码块时,它首先是需要得到锁才能执行同步代码,当退出或者抛出异常时必须要释放锁,那么它是如何来实现这个机制的呢?我们先看一段简单的代码:


public class SynchronizedTest {
   
   
    public synchronized void test1(){
   
   
 
    }
 
    public void test2(){
   
   
        synchronized (this){
   
   
 
        }
    }
}

利用javap工具查看生成的class文件信息来分析Synchronize的实现(在IDEA中可以下载一个ASM ByteCode Viewer插件方便查看字节码文件)
在这里插入图片描述
从上面可以看出,同步代码块是使用monitorenter和monitorexit指令实现的,同步方法(在这看不出来需要看JVM底层实现)依靠的是方法修饰符上的ACC_SYNCHRONIZED实现。
同步代码块:monitorenter指令插入到同步代码块的开始位置,monitorexit指令插入到同步代码块的结束位置,JVM需要保证每一个monitorenter都

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