前言

????????公司加班太狠了，都沒啥時間充電，這周終于結(jié)束了。這次整理了Java并發(fā)編程里面的synchronized關(guān)鍵字，又稱為隱式鎖，與JUC包中的Lock顯示鎖相對應(yīng)；這個關(guān)鍵字從Java誕生開始就有，稱之為重量級鎖，自從JDK1.6之后官方對該關(guān)鍵字進(jìn)行優(yōu)化，引入了輕量級鎖和偏向鎖，于是就有了鎖升級的概念。

使用

在代碼中使用這個關(guān)鍵字總共有以下三種：

private static Object object = new Object();private synchronized void function1() {//鎖住當(dāng)前實(shí)例對象}private static synchronized void function2() {//鎖住當(dāng)前class對象，可以認(rèn)為是鎖住當(dāng)前Class文件}public static void main( String[] args ) {synchronized (object) {//鎖住object對象}}

1：普通方法同步；

2：靜態(tài)方法同步；

3：同步代碼塊括號中的對象；

使用synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行同步，則鎖是儲存于Java對象頭里面的Mark Word。

Java對象頭里面的Mark Word里面主要是存儲對象的hashCode、分代年齡（用于判斷為老年代還是年輕代，在垃圾回收器里面用得到）以及鎖標(biāo)記位。

鎖的升級

在JDK1.6之后，引入了引入了偏向鎖和輕量級鎖的狀態(tài)，目的是為了提升鎖的釋放和獲取效率，減少性能的開銷，所以synchronized就有四種級別鎖的狀態(tài)，級別從低到高分別是無鎖狀態(tài)、偏向鎖狀態(tài)、輕量級鎖以及重量級鎖狀態(tài)；四種狀態(tài)實(shí)質(zhì)上是對象頭儲存的鎖標(biāo)記位不一致，使用CAS更改對象頭的標(biāo)記位進(jìn)行鎖狀態(tài)位；并且在記錄鎖的標(biāo)記位的同時，也會在Mark Word里面記錄鎖線程的ID

無鎖

既在對象頭的Mark Word沒有標(biāo)記鎖狀態(tài)的時候就是無鎖狀態(tài)

偏向鎖

單個線程進(jìn)行訪問或調(diào)用帶synchronized的同步代碼塊或方法時，會在先判斷對象頭里面鎖標(biāo)志位是否有線程ID，如果沒有線程ID的話，將當(dāng)前線程ID寫入進(jìn)去，并且也會在棧幀中的鎖記錄里面進(jìn)行記錄。此時，鎖的狀態(tài)位為偏向鎖，通俗來說可以說是只要單線程訪問同步代碼塊，從無鎖狀態(tài)就會便成為偏向鎖狀態(tài)；如果在對象頭里面存在線程ID的話，如果當(dāng)前線程ID是與對象頭里面記錄的線程ID的話，那么就可以直接訪問，不需要使用CAS去進(jìn)行競爭鎖了；不一致的話，那么就會使用CAS進(jìn)行競爭鎖。

當(dāng)其他線程開始競爭偏向鎖的時候，那么持有偏向鎖的線程就去會釋放偏向鎖，供其他線程使用；這時候就出現(xiàn)一種偏向鎖的撤銷概念

偏向鎖的撤銷

偏向鎖的撤銷就是，會先暫停持有偏向鎖的線程，然后去對象頭里面判斷記錄線程ID的線程是否還在處于活動狀態(tài)，如果處于非活動狀態(tài)，那么就會將Mark Word里面的鎖標(biāo)志位設(shè)置為無鎖狀態(tài)；如果處于活動狀態(tài)的話，會先遍歷偏向?qū)ο蟮逆i記錄、棧里面鎖記錄以及對象頭里面Mark Word里面的鎖標(biāo)記位，并且將對象頭中鎖標(biāo)志位設(shè)置為無鎖狀態(tài)或者升級成輕量鎖狀態(tài)的，然后喚醒持有偏向鎖的的線程，繼續(xù)執(zhí)行；

輕量級鎖

加鎖

當(dāng)執(zhí)行同步代碼塊升級為輕量級鎖的時候，會在棧幀中創(chuàng)建一塊用于儲存鎖記錄的空間，并且將對象頭里面Mark Word復(fù)制到記錄中（Displaced Mark Word），線程開始會使用CAS將Mark Word替換為指向鎖記錄的指針，如果獲取成功，那么當(dāng)前線程獲取鎖，如果失敗，采用自旋來獲取鎖，如果自旋獲取鎖失敗，那么會膨脹為重量級鎖。

解鎖

輕量級鎖解鎖會使用CAS將Displaced Mark Word替換回到對象頭中，如果成功了，表示沒有鎖競爭；如果失敗了表示有鎖在競爭，那么就會膨脹成重量級鎖，那么在自旋的獲取鎖的線程就會進(jìn)行線程阻塞；

由于自旋會大量消耗CPU資源，所以一旦升級成為了重量級鎖之后，那么就不會進(jìn)行降級了。

重量級鎖

這個就是線程阻塞了，基本上可以和Lock表現(xiàn)一致了，一旦有線程獲取鎖，其他獲取鎖的線程將會阻塞，釋放鎖之后將會喚醒阻塞線程去競爭鎖

鎖	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)	使用場景
偏向鎖	加鎖和解鎖不需要額外的資源消耗，性能快	如果線程之間存在鎖競爭，那么會出現(xiàn)鎖撤銷，暫停線程，比較消耗資源	適用于單線程使用場景
輕量級鎖	線程不會阻塞，提高響應(yīng)程度	自旋消耗CPU性能，容易升級為重量級鎖	適用于同步代碼塊執(zhí)行非?？斓?/td>
重量級鎖	線程不會自旋，避免過多消耗CPU資源	線程阻塞，響應(yīng)時間緩慢	提高吞吐量，同步代碼塊執(zhí)行較長

等待/通知機(jī)制

這個之前是有篇講過線程之間的共享協(xié)作：線程協(xié)作?這個里面提到過如何使用

現(xiàn)在看看底層是如何運(yùn)行的執(zhí)行，我們先看一段代碼

public class SynchronziedDemo {public static Object object = new Object();public static void main(String[] args) {synchronized (object) {}m();}public static synchronized void m() {} }

將這段代碼編譯后使用javap -v命令進(jìn)行反編譯

會得到class文件的編譯后的c代碼:

同步代碼塊使用的事monitorenter（獲取鎖）和monitorexit（釋放鎖）指令，同步放上是使用ACC_SYNCRONIZED來完成的。

無論是哪個本質(zhì)上其實(shí)是個monitor監(jiān)視器進(jìn)行完成的，每個對象都會有一個監(jiān)視器，線程需先獲取到monitor監(jiān)視器才能訪問同步代碼塊或者方法，而沒有獲取到的線程就會進(jìn)入自旋，升級為重量級鎖，然后會進(jìn)入到阻塞狀態(tài)，這時候會有一個同步隊(duì)列(SynchronizedQueue)，阻塞的線程會加入到這個隊(duì)列里面，等待獲取到監(jiān)視器的線程調(diào)用monitorexit指定后，會喚醒同步隊(duì)列里面的等待線程。

等待/通知機(jī)制里面對了一個WaitQueue即等待隊(duì)列，案例：

public class WaitNotify {public static Object object = new Object();public static void main(String[] args) {new Thread(new WaitClass()).start();new Thread(new NotifyClass()).start();}static class NotifyClass implements Runnable {@Overridepublic void run() {synchronized (object) {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2L);System.out.println(Thread.currentThread() + "notify start...");object.notifyAll();System.out.println(Thread.currentThread() + "notify end...");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}static class WaitClass implements Runnable {@Overridepublic void run() {synchronized (object) {System.out.println(Thread.currentThread() + "wait start....");try {object.wait();System.out.println(Thread.currentThread() + "wait end....");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}} }

?打印日志如下：

Thread[Thread-0,5,main]wait start....
Thread[Thread-1,5,main]notify start...
Thread[Thread-1,5,main]notify end...
Thread[Thread-0,5,main]wait end....

對于wait線程獲取到object對象的監(jiān)視器之后，調(diào)用wait方法后進(jìn)入等待隊(duì)列（WaitQueue），然后釋放監(jiān)視器。

對于notify線程來說，先獲取到object對象監(jiān)視器之后，然后調(diào)用notifyAll方法，將WaitQueue里面的所有等待線程同步到同步隊(duì)列中，（如果是調(diào)用notify方法就會值同步一個線程并非所有線程），然后釋放監(jiān)視器，就會喚醒同步列隊(duì)中的線程。

對于wait線程，在同步隊(duì)列唄喚醒后，會重新獲取監(jiān)視器，然后繼續(xù)執(zhí)行wait方法后面的代碼。

這樣就完成一個等待通知的機(jī)制了。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java并发编程之synchronized关键字解析的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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