Java synchronized锁详解

Java synchronized锁详解

Synchronized关键字的两种用法

1. 修饰实例方法
   作用于非静态方法,此时synchronized保护的是TheadA的一个对象的method方法,是对象锁
   
   
2. 修饰静态方法
   作用于静态方法,此时锁为类锁,不同对象使用该方法时都会发生互斥现象.
   
3. 修饰代码块
   当其为this时,则是对象锁,当起为this.getClass()时,则是类锁.
   

Synchronized底层原理

1.理解Java对象头和管程(monitor)

• 实例变量：存放类的属性数据信息，包括父类的属性信息，如果是数组的实例部分还包括数组的长度，这部分内存按4字节对齐。

• 填充数据：由于虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍。填充数据不是必须存在的，仅仅是为了字节对齐，这点了解即可。

• 对象头的主要结构是由Mark Word和Class Metadata Address组成

  Mark Word 字段储存着,锁的状态,轻量级锁指针,重量级锁指针.
  重量级锁也就是通常说synchronized的对象锁，锁标识位为10，其中指针指向的 monitor对象（也称为管程或监视器锁）的起始地址。每个对象都存在着一个 monitor 与之关联，对象与其 monitor 之间的关系有存在多种实现方式，如monitor可以与对象一起创建销毁或当线程试图获取对象锁时自动生成，但当一个 monitor 被某个线程持有后，它便处于锁定状态

  Monitor由ObjectMonitior类实现

ObjectMonitor中有三个部分

• waitSet队列

• EntryList队列

• owner区域

多线程访问同步代码(monitorenter)时.

1. 进入EntryList

2. 获取要访问对象的monitor

3. Monitor.owner=当前线程;

4. monitor.count++;

5. if 线程调用wait方法,monitor.owner=null,monitor–,线程进入waitSet区堵塞

6. if 线程调用notify方法,waitSet中的任意一个线程根据不同的策略进入owner区或者entryList区.

7. 线程运行完毕,monitor.owner=null.monitor–,线程离开

   

2.Syn底层实现

有Synchronized标志的方法将有一个ACC_SYNCHRONIZED标志来表示其为一个同步方法,当线程访问到标志时, 执行monitorenter指令，当前线程将试图获取 objectref(即对象锁) 所对应的 monitor 的持有权,并设置monitor计数器值为1, 直到正在执行线程执行完毕，即monitorexit指令被执行，执行线程将释放 monitor(锁)并设置计数器值为0 ，其他线程将有机会持有 monitor

3.Java对Synchronized锁的优化

无锁->偏向锁->轻量级锁->重量级锁

• 偏向锁:

  当锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得，因此为了减少同一线程获取锁(会涉及到一些CAS操作,耗时)的代价而引入偏向锁。偏向锁的核心思想是，如果一个线程获得了锁，那么锁就进入偏向模式，此时Mark Word 的结构也变为偏向锁结构，当这个线程再次请求锁时，无需再做任何同步操作，即获取锁的过程，这样就省去了大量有关锁申请的操作，从而也就提供程序的性能。

• 轻量级锁:

  轻量级锁所适应的场景是线程交替执行同步块的场合，如果存在同一时间访问同一锁的场合，就会导致轻量级锁膨胀为重量级锁。

• 自旋锁:

  基于在大多数情况下，线程持有锁的时间都不会太长，如果直接挂起操作系统层面的线程可能会得不偿失，毕竟操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到核心态，这个状态之间的转换需要相对比较长的时间，时间成本相对较高，因此自旋锁会假设在不久将来，当前的线程可以获得锁，因此虚拟机会让当前想要获取锁的线程做几个空循环(这也是称为自旋的原因)，一般不会太久，可能是50个循环或100循环，在经过若干次循环后，如果得到锁，就顺利进入临界区。如果还不能获得锁，那就会将线程在操作系统层面挂起

4关于synchronized 可能需要了解的关键点

1. synchronized的可重入性