01. Synchronized

一、Synchronized简介

1. 作用：能够保证同一时刻最多只有一个线程执行该段代码，以达到保证并发安全效果。
2. 地位：关键字；最基本的互斥同步手段

二、Synchronized的两种用法

1) 对象锁

1. 实例方法锁：默认锁对象为this当前实例对象

synchronized void func(...) {
    ...
}

2. 同步代码块锁：指定锁对象

synchronized(obj) {
    ...
}

2) 类锁

Java类可能有很多个对象，但只有一个Class对象

1. Synchronized修饰的静态方法

synchronized static void func(...) {
    ...
}

2. 指定锁为Class对象

synchronized(obj.class) {
    ...
}

三、多线程访问同步方法的7中情况(面试常考)

1. 两个线程同时访问一个对象的同步方法
   • 同步
2. 两个线程访问的是两个对象的同步方法
   • 不会同步干扰
3. 两个线程访问的是synchronized的静态方法
   • 同步
4. 同时访问同步方法与非同步方法
   • 同步方法会被同步
5. 访问同一个对象的不同的普通方法
   • 不会同步
6. 同时访问静态synchronized和非静态的synchronized方法
   • 使用同一个同步对象会进行同步
7. 方法抛异常后，会释放锁
   • synchronized修饰的方法以及代码块在程序抛出异常后会自动释放锁

四、Synchronized性质

1. 可重入性
2. 不可中断性

1) 可重入性

1. 概念：同一线程的外层函数获得锁之后，内层函数可以在不释放锁的条件下直接再次获取该锁
2. 好处：避免死锁、提升封装性
3. 粒度：线程而非调用 (linux中的pthread的粒度为【调用】)
   • 同一个方法是可重入的(递归)
   • 可重入不要求是同一个方法
   • 可重入不要求是同一个类中的

2) 不可中断性

1. 概念：如果当前线程想要获取其他线程已经获得的锁，只能选择等待或者阻塞，直到别的线程释放对应的锁

Lock类, 可以发送中断信号(释放不释放关键看别人)，停止等待获取锁的能力。

五、加锁和释放锁的原理

1) 加锁和释放锁的原理：现象、时机

1. 获取和释放锁的时机：内置锁
2. 反编译字节码文件

javap -verbose ClassName.class

-verbose的作用是打日志
monitorexit指令 (释放锁，计数器-1) ，出现次数可能多于monitorenter (获取锁，计数器+1) ，是因为走异常处理分支的时候出现的情况

2) 可重入原理：加锁次数计数器

1. JVM负责跟踪对象被加锁的次数
2. 线程第一次，计数变为1，对应线程再次加锁，变为2
3. 每当任务离开，计数递减，当计数为0，锁被完全释放

3) 保证可见性的原理：内存模型大概介绍

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Synchtonized可见性原理.png

每个线程都会有主内存的副本，当线程A同步任务执行完毕后，在释放锁之前会将本地内存修改的内容及时写入主内存，保证其他线程对该修改的可见性。

六、Synchronized的缺陷

1. 效率低

   • 锁的释放情况少
   • 试图获得锁时不能设定超时
   • 不能中断一个正在试图获得锁的线程

2. 不够灵活：(读写锁更灵活)

   • 加锁和释放锁的时机单一
   • 每个锁仅有单一的条件(某个对象)，可能是不够的

3. 无法知道是否成功获取到锁

七、面试关键点

1. synchronized使用注意点：

   • 锁对象不能为空：锁的信息是保存在对象头中的
   • 作用域不易过大：synchronized包裹的范围
   • 避免死锁

2. 如何选择Lock与synchronized关键字？

   • 如果可以，用JUC包中的工具类
   • synchronized如果适用，则使用此,因为使用简单，不易出错
   • 最后考虑Lock或者Condition

3. synchronized访问同步方法的各种具体情况分析(一般可以分为文档上述7种)

4. 一句话总结synchronized（谈谈对synchronized的理解）
   JVM会自动通过使用monitor来加锁和解锁，保证了同时只有一个线程
   可以执行指定代码，从而保证了线程安全，同时具有可重入和不可中断的性质。

八、拓展

1. synchronized锁竞争策略：非公平竞争
2. synchronized同时只有一个线程可以执行，性能差，有什么办法可以提升性能？
   • 优化使用范围
   • 使用读写锁等替代方案