深入浅出synchronized关键字

synchronized的作用

同步方法支持一种简单的策略来防止线程干扰和内存一致性错误：如果一个对象对多个线程可见，则对该对象变量的所有读取或写入都是通过同步方法完成的。

总结：能够保证在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的效果

synchronized的几种使用方法

对象锁
1. 修饰静态方法
类锁
1. 修饰普通方法
2. 修饰代码块

使用synchronized会碰到的几种情况

多个线程同一时刻访问同一对象的同一普通同步方法：

此时线程之间时串行的关系
多个线程同一时刻访问不同对象的同一普通同步方法：

此时线程之间时并行的关系
同步方法执行过程中发生异常，同时会释放该锁对象

synchronized如何实现线程同步

反编译如下代码：javap -c ***.class

public class SyncDemo{
    int i;
    public  void reduce(){
        synchronized(this){
        i++;}
    }
}

我们可以看到，在反编译后的代码之中出现了monitorenter和monitorexit两个指令。所以说synchronized的实现实际上就是对monitor对象的争夺。想要弄清楚monitor是如何实现的，我们先来看一段C++源码：

ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;
    _count        = 0;
    _waiters      = 0,
    _recursions   = 0;
    _object       = NULL;
    _owner        = NULL;
    _WaitSet      = NULL;
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ;
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
  }

在上面的源码我们可以看到中有几个关键属性：

_owner：指向持有ObjectMonitor对象的线程
_WaitSet：存放处于wait状态的线程队列
_EntryList：存放处于等待锁block状态的线程队列
_recursions：锁的重入次数【从这个不难看出synchronized是可重入锁吧】
_count：用来记录该线程获取锁的次数

所以，总结一下：当一个线程需要访问受保护的数据（即需要获取对象的Monitor）时

首先在EntryList中进行排序等待(当然，这里不是真正意义上的排序，因为monitor对象的获取不是公平的)
如果当前没有线程占有monitor对象，则该线程会和其他EntryList中的线程去抢占monitor对象
抢占成功，_count 加一，开始执行相关方法，若执行过程中调用了wait方法，则该线程会放弃获得到的monitor对象，并加入WaitSet中，等待notify/notifyall方法唤醒。

注意：被唤醒的线程并不会立即获取到monitor对象，只回去重新加入EntryList与其他线程争夺锁对象

上面只说了synchronized修饰代码块时是如何实现的，其实当synchronized修饰方法时，实际上就是添加了一个标识符来表示此方法时同步方法，具体的实现方法和上面差不多。

有细心的小伙伴会发现上面的反编译代码之中出现了两个monitorexit关键字，这是为什么呢？？

上面我们说到，同步方法执行过程中发生异常，同时会释放该锁对象，实际上就是因为这个关键字，作用是为了在执行过程中遇到异常能够及时释放锁对象

synchronized锁膨胀【锁升级】

这里我们先来讲一下在jvm队中对象的组成

对象头
1. 运行时数据
  - 哈希码
  - GC分代年龄
  - MarkWord【锁状态标志】
  - - 1. 类型指针
      2. 数组长度【只有数组才会有】
    - 实例数据
      
      程序代码中所定义的各种类型的字段
    - 对其填充
      
      由于HotSpot的自动内存管理要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，即对象的大小必须是8字节的整数倍，对象头的数据正好是8的整数倍，所以当实例数据不够8字节整数倍时，需要通过对齐填充进行补全。
      
      synchronized锁升级主要是通过对象头中的markword来实现的：
      
      无锁 >> 偏向锁 >> 轻量级锁 >> 重量级锁

posted @ 2020-08-04 20:32 timelfb 阅读(222) 评论(0) 收藏举报

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