2019-02-27 Sync关键字实现原理

2.线程安全关键字syncnized的实现原理?

1. 悲观锁和乐观锁
   1. 悲观锁：总是假设最坏的情况，每次去拿数据时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会被阻塞知道它拿到锁，如synchronized和ReentrantLock
   2. 乐观锁：总是假设最好的情况，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是再更伤心的时候会判断下再次期间别人有没有更新这个数据。
   3. 乐观锁一般使用版本号机制或者CAS算法实现
   4. ABA问题是乐观锁的一个常见问题：如果一个变量V初次读取时候是A值，并且在准备赋值的时候检查到它仍是A值，那么我们就能说明他的值没有被其他线程修改过吗？A-B-A，JDK1.5之后提供了AtomicStampedReference
   5. 循环时间长开销大：自旋CAS长时间不成功，会给CPU带来非常大的执行开销
   6. 只能保证一个共享变量原子操作
2. CAS（Compare And Set或 Compare And Swap）解决多线程并行情况下使用锁造成性能损耗的一种机制
   1. 包含三个操作数：内存位置（V），预期原值（A），新值（B）。如果内存位置的值与预期值匹配，那么处理器会自动将该位置的值更新为新值；否则，处理器不做任何操作。
3. Happens-before原则定义
   1. 如果一个操作happens-before另一个操作，那么第一个操作的执行结果将对第二个操作可见，而且第一个操作的执行顺序排在第二个之前
   2. 两个操作之间存在happens-bofore关系，并不意味着一定要按照happens-before原则制定的顺序来执行。如果重排序之后的执行结果与按照happens-before关系来执行的结果一致，那么这种重排序合法。
4. Happens-before原则规则
   1. 程序次序原则：一个线程内，按照代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作
   2. 锁定原则：一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作
   3. volatile变量规则：对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作
   4. 传递规则：A>B且B>C,那么A>C
   5. 线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个动作
   6. 线程终端规则：对线程的interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生
   7. 线程终结规则：线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测
   8. 对象终结规则：一个对象的舒适化完成先行发生他的finalize()方法的开始
5. Java对象头
   2. 偏向锁：大多数情况下，锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得，为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。
   3. 轻量级锁：线程在执行同步块之前，JVM会先在当前线程的栈帧中创建用于存储锁记录的空间，并将对象头中的Mark Word赋值到锁记录中，然后线程尝试使用CAS将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针。
6. synchronized原理分析
   1. 代码块同步时，使用monitorenter和monitorexit指令实现，方法同步则是依赖方法修饰符ACC_SYNCHRONIZED来完成
   2. monitorenter指令是在编译后插入到同步代码块的开始位置，而monitorexit是插入到方法结束和异常处