Java中 synchronized 关键字的理解

synchronized 关键字的理解

在Java中，synchronized 是一个重量级的控制并发的关键字。

这个关键字可以保证并发过程所必须的“原子性”，“可见性”，“有序性”

一，用法：

在方法内加锁：

synchronized 块在代码编译后生成的字节码中实际上是加上monitorenter 和monitorexit。

//对当前的this对象加锁，和synchronized成员方法是一样的，和synchronized成员方法会互斥，同一时间只能有一个进入。
synchronized (this) {
		
}
//对TestUtil类对象加锁，和静态synchronized方法是一样的，和synchronized静态方法会互斥，同一时间只能有一个进入。
synchronized (TestUtil.class) {
	
}
//对infoVO对象加锁，对某个对象加锁，如果有其他操作这个对象的锁方法，会互斥。
synchronized (infoVO){

}

在方法上加锁：

synchronized 方法则是在方法的【flags:】标志上多一个 ACC_SYNCHRONIZED

//对该类的静态方法加锁，多个线程调用同一个类的synchronized静态方法时同一时间只能有一个进入（如果有多个静态方法都是synchronized，也是同一时间只能有一个进入，因为锁针对的是类）。
public synchronized static void staticMethod() {
}

//对当前对象的这个成员方法加锁，多个线程调用同一个对象的synchronized成员方法时同一时间只能有一个进入。（如果有多个成员方法都是synchronized，也是同一时间只能有一个进入，因为锁针对的是对象）
public synchronized void simpleMethod() {
}

二，分类

从上面可以看出，synchronized 的加锁分为两类

• 对对象的锁
• 对类的锁

三，锁的优化

synchronized锁是JAVA内置的，jdk对其一直持续优化。

对象头的结构

• 自旋锁

因为java线程映射到内核进程，频繁的线程挂起唤醒对性能造成的影响非常大，所以在jdk1.5之后加入了自旋锁，在等待时间稍短的时候会进行自旋等待，但是自旋会造成cpu的损耗，如果长时间持续自旋仍然拿不到锁，其实对性能反而是种损耗。

使用-XX:+UseSpining开启。自旋次数使用-XX:+PreBlockSpin来更改。

• 轻量级锁

轻量级锁是当请求时，当一个线程来请求锁时，如果同步对象没有被锁定，虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名叫锁记录的空间，用于存储锁对象目前Mark Word的拷贝，然后将对象的Mark Word 更新为这个指针。

如果成功，则获取到了锁，并且对象的MARK Word的锁标志转变为00，变为轻量级锁。如果失败，则判断对象的Mark Word是否已经指向了当前线程的栈帧，如果有则说明已经获取到了锁，正常执行，如果没有，则说明其他线程获取到了这个锁。

如果有两个以上的线程用同一个锁，则轻量级锁会失效，直接膨胀变成重量级锁。标志位变为10

使用了CAS交换Mark Word和栈帧来加锁和解锁

• 偏向锁

偏向锁的偏就是偏心的偏，偏向锁会偏向于第一个获得锁的线程，当第一个线程获取到了锁之后，虚拟机把对象头标志位设为01，偏向模式。用cas操作把线程ID记录在Mark Word中，如果CAS成功，则后续持有偏向锁的这个线程进入时不再需要做任何操作。

而当有另一个线程去尝试获取锁时，则偏向模式结束，撤销偏向恢复到未锁定01或者轻量级锁00。

使用-XX:+UseBisedLocking 来启用。

• 偏向锁和轻量级锁区别

轻量级锁是认为没有竞争，每个线程来的时候不需要阻塞，直接可以通过CAS操作来进行对象锁的更改；而偏向锁则认为锁不会被不同的线程获取（永远只被一个线程使用），所以更暴力，直接连CAS都不做，是这个线程则直接执行，不是这个线程则锁膨胀。

• 重量级锁

在上面的锁的优化都无法解决时，锁会膨胀成重量级锁，重量级锁通过对象内部的监视器（monitor）实现，其中monitor的本质是依赖于底层操作系统的Mutex Lock实现，操作系统实现线程之间的切换需要从用户态到内核态的切换，切换成本非常高。