Synchronized详解

最新推荐文章于 2023-02-15 16:52:04 发布

Yangmila

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本文详细介绍了Java中Synchronized的使用场景，包括静态同步方法、实例同步方法和同步代码块。讲解了其工作原理，如ACC_SYNCHRONIZED标志、monitor机制和计数器，以及锁的膨胀过程，从无锁到偏向锁、轻量级锁再到重量级锁。此外，还讨论了Synchronized的特性，如有序性、可见性和原子性，并对比了Synchronized与Lock的区别。最后，提到了优化策略，如锁粗化和锁消除。

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一、使用场景

静态同步方法：当前类对象加锁

public class Synchronized {
  public void husband(){
      synchronized(Synchronized.class){
  }
  }
}

实例同步方法：this对象加锁

public class Synchronized {
  public synchronized void husband(){

  }
}

同步代码快：指定对象加锁

public class Synchronized {
  public void husband(){
      synchronized(new test()){
  }
  }
}

二、方法：ACC_SYNCHRONIZED

同步方法的时候，一旦执行到这个方法，就会先判断是否有标志位，然后，ACC_SYNCHRONIZED会去隐式调用刚才的两个指令：monitorenter和monitorexit。

三、特性保证

1、有序性：as-if-serial(不管怎么重排序（编译器和处理器为了提高并行度），（单线程）程序的执行结果不能被改变)、happens-before(指定两个操作之间的执行顺序)。
2、可见性:内存强制刷新
3、原子性：单一线程持有
4、可重入性：synchronized锁对象的时候有个计数器，他会记录下线程获取锁的次数，在执行完对应的代码块之后，计数器就会-1，直到计数器清零，就释放锁了。

四、原理——monitor机制及计数器

1、monitor机制

它是字节码层面的机制：负责对象头加锁
包含1个monitorenter和多个monitorexit字节码指令
当我们进入一个人方法的时候，执行monitorenter，就会获取当前对象的一个所有权，这个时候monitor进入数为1，当前的这个线程就是这个monitor的owner。
如果你已经是这个monitor的owner了，你再次进入，就会把进入数+1.
同理，当他执行完monitorexit，对应的进入数就-1，直到为0，才可以被其他线程持有。

2、计数器

synchronized锁对象的时候有个计数器，他会记录下线程获取锁的次数，在执行完对应的代码块之后，计数器就会-1，直到计数器清零，就释放锁了。
保证了可重入性
可重入的好处：可以避免一些死锁的情况，也可以让我们更好封装我们的代码。

五、锁膨胀

1、无锁：没有对资源进行锁定，所有的线程都能访问并修改同一个资源，但同时只有一个线程能修改成功，其他修改失败的线程会不断重试直到修改成功。

2、偏向锁：对象的代码一直被同一线程执行，不存在多个线程竞争，该线程在后续的执行中自动获取锁，降低获取锁带来的性能开销。偏向锁，指的就是偏向第一个加锁线程，该线程是不会主动释放偏向锁的，只有当其他线程尝试竞争偏向锁才会被释放。

3、轻量级锁：轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被第二个线程 B 所访问，此时偏向锁就会升级为轻量级锁，线程 B 会通过自旋的形式尝试获取锁，线程不会阻塞，从而提高性能。
当前只有一个等待线程，则该线程将通过自旋进行等待。但是当自旋超过一定的次数时，轻量级锁便会升级为重量级锁；当一个线程已持有锁，另一个线程在自旋，而此时又有第三个线程来访时，轻量级锁也会升级为重量级锁。
基于CAS实现：同一时间点，常常只有一个线程申请锁。

4、自旋锁：自旋，过来的现在就不断自旋，防止线程被挂起，一旦可以获取资源，就直接尝试成功，直到超出阈值，自旋锁的默认大小是10次。

5、重量级锁：基于系统mutex锁实现：同一时间点，常常有多个线程竞争锁。当有一个线程获取锁之后，其余所有等待获取该锁的线程都会处于阻塞状态。