synchronized 详解-CFANZ编程社区

语法

 synchronized(锁对象) // 线程1， 线程2(blocked)
{
 临界区
}

注意

如果 t1 synchronized(obj1) 而 t2 synchronized(obj2) 会怎样？
此种方式相当于多个线程持有不同的锁，不会起到保证临界区代码是原子性操作，达不到预期
如果 t1 synchronized(obj) 而 t2 没有加会怎么样？
此种方式相当于一个线程持有锁一个线程没有锁，不会起到保证临界区代码是原子性操作，达不到预期

方法上的synchronized形式

形式一
加在非静态方法上，锁对象为调用者本身

class Test{
 public synchronized void test() {
 	}
}
等价于
class Test{
 public void test() {
 synchronized(this) {
 		}
 	}
}

形式一
加在静态方法上，锁对象为类对象

class Test{
 public synchronized static void test() {
 	}
}
等价于
class Test{
 public static void test() {
 synchronized(Test.class) {
 		}
 	}
}

对象头

在这里插入图片描述

Monitor（锁）

每个 Java 对象都可以关联一个 Monitor 对象，如果使用 synchronized 给对象上锁（重量级）之后，该对象头的Mark Word 中就被设置指向 Monitor 对象的指针
在这里插入图片描述

执行流程

刚开始 Monitor 中 Owner 为 null
当 Thread-2 执行 synchronized(obj) 就会将 Monitor 的所有者 Owner 置为 Thread-2，Monitor中只能有一个 Owner
在 Thread-2 上锁的过程中，如果 Thread-3，Thread-4 也来执行 synchronized(obj)，就会进入EntryList BLOCKED
Thread-2 执行完同步代码块的内容，然后唤醒 EntryList 中等待的线程来竞争锁，竞争时是非公平的
图中 WaitSet 中的 Thread-0，Thread-1 是之前获得过锁，条件不满足时调用wait() 进入 WAITING 状态的线程

注意

synchronized 对线程加锁时，该锁对象必须为重量级锁才会有上述效果
synchronized 必须是进入同一个对象的 monitor 才有上述的效果
不加 synchronized 的对象不会关联监视器，不遵从以上规则

锁变化过程

在这里插入图片描述

锁消除

这是一种JIT优化代码得方案，如果加的锁对象，而这个锁对象又是局部变量，又不会被外部锁引用，此时就会将锁进行消除。

偏向锁

撤销偏向锁

方式一：调用对象 hashCode

原因：因为hashCode(31位)会保存在对象头中，如果在存在偏向锁，对象头中又要存储线程ID(54位),这时就会在存储线程id及hashcode之间冲突，所以调用对象的hashCode方法会撤销偏向锁
轻量级锁会在锁记录中记录 hashCode
重量级锁会在 Monitor 中记录 hashCode

方式二：其它线程使用对象

原因：当有其它线程使用偏向锁对象时，会将偏向锁升级为轻量级锁

方式三：调用 wait/notify

原因：因为这两个方法都会涉及monitor对象，而monitor又只会在重量级锁中出现，所以如果调用了这两个方法会导致偏向锁撤销

批量重偏向

如果对象虽然被多个线程访问，但没有竞争，这时偏向了线程 T1 的对象仍有机会重新偏向 T2，重偏向会重置对象的 Thread ID
当撤销偏向锁阈值超过 20 次后，jvm 会认为是不是偏向错了，于是会在给这些对象加锁时重新偏向至加锁线程

批量撤销

当撤销偏向锁阈值超过 40 次后，jvm 会认为确实偏向错了，根本就不该偏向。于是整个类的所有对象都会变为不可偏向的，新建的对象也是不可偏向的

轻量级锁

轻量级锁的使用场景：如果一个对象虽然有多线程要加锁，但加锁的时间是错开的（也就是没有竞争），那么可以使用轻量级锁来优化
轻量级锁对使用者是透明的，即语法仍然是 synchronized

实例代码

static final Object obj = new Object();
public static void method1() {
 synchronized( obj ) {
 // 同步块 A
 method2();
 }
}
public static void method2() {
 synchronized( obj ) {
 // 同步块 B
 }
}

加解锁过程

在这里插入图片描述

重量级锁

示意图与monitor结构示意图类似，这里不在赘述

重量级锁自旋优化

重量级锁竞争的时候，还可以使用自旋来进行优化，如果当前线程自旋成功（即这时候持锁线程已经退出了同步块，释放了锁），这时当前线程就可以避免阻塞。
自旋会占用 CPU 时间，单核 CPU 自旋就是浪费，多核 CPU 自旋才能发挥优势。
在 Java 6 之后自旋锁是自适应的，比如对象刚刚的一次自旋操作成功过，那么认为这次自旋成功的可能性会高，就多自旋几次；反之，就少自旋甚至不自旋，总之，比较智能
Java 7 之后不能控制是否开启自旋功能