作用和用法

• 在多線程對共享資源進行并發(fā)訪問方面，JDK提供了synchronized關(guān)鍵字來進行線程同步，實現(xiàn)多線程并發(fā)訪問的線程安全。synchronized的作用主要體現(xiàn)在三個方面：(1)確保線程互斥地訪問同步代碼；(2)保證共享變量的線程可見性；(3)禁止指令重排。其中(2)和(3)相當于volatile關(guān)鍵字的作用。
• synchronized可以用在代碼的以下地方：

(1)靜態(tài)方法：將類對象自身作為monitor對象，對該類所有使用了sychronized修飾的靜態(tài)方法進行同步，即任何時候只能存在一個線程在調(diào)用該類的使用了synchronized修飾的靜態(tài)方法，其他調(diào)用了該類的使用了synchronized修飾的靜態(tài)方法的線程需要阻塞；

(2)普通成員方法：使用類的對象實例作為monitor對象，該類所有使用了synchronized修飾的成員方法，在任何時刻只能被一個線程訪問，其他線程需要阻塞；

(3)代碼塊：使用某個對象作為monitor對象，通常為一個普通的private成員變量，如private Object object = new Object();，這樣所有使用了該object對象的同步塊，在任何時候只能存在一個線程訪問。

• synchronized可以與monitor對象的wait，notify，notifyAll方法一起來使用，實現(xiàn)線程之間的通信，如實現(xiàn)生產(chǎn)者和消費者模型。其中多個線程共享一個monitor對象，在線程持有synchronized鎖時，才能調(diào)用monitor的wait，notify或者notifyAll，分別用于釋放monitor鎖，阻塞休眠，等待其他線程；通知和喚醒其中一個阻塞休眠的線程，讓該線程去獲取monitor鎖；通知所有阻塞休眠的線程去競爭monitor鎖。
• synchronized使用方便，無需顯示地在應(yīng)用代碼中加鎖和解鎖，只需在對應(yīng)的方法或者代碼塊中使用synchronized關(guān)鍵字修飾即可，由JVM自身實現(xiàn)自動地加鎖和釋放鎖。
• synchronized修飾的范圍越小，線程并發(fā)度越高，性能越好，所以通常使用同步代碼塊，而不是同步方法來縮小同步范圍，優(yōu)化性能。

實現(xiàn)原理

JVM層面

• synchronized關(guān)鍵字是基于JVM提供的monitorenter和monitorexit字節(jié)碼指令，以及結(jié)合監(jiān)視器monitor來實現(xiàn)的。
• 由上面的分析可知，synchronized關(guān)鍵字用在靜態(tài)方法，普通成員方法，代碼塊中，分別需要以類對象自身，類的對象實例，某個普通對象作為對應(yīng)的monitor對象。
• 由JVM的相關(guān)知識可知，任何java類都需要編譯成class字節(jié)碼，然后加載到JVM當中去執(zhí)行。而在編譯一個java類生成對應(yīng)class字節(jié)碼時，當遇到sychronized關(guān)鍵字時，會在sychronized關(guān)鍵字所修飾的方法或者代碼塊的開始處：增加一個monitorenter字節(jié)碼指令，在方法或者代碼塊的結(jié)束處：增加monitorexit字節(jié)碼指令，即使用monitorenter和monitorexit字節(jié)碼指令包圍該方法或者代碼塊對應(yīng)的字節(jié)碼。如下：
• 在類的成員方法中使用synchronized關(guān)鍵字：

• 反編譯該類對應(yīng)的class字節(jié)碼文件：在成員方法method對應(yīng)的字節(jié)碼周圍使用了monitorenter和monitorexit字節(jié)碼指令。

monitorenter和monitorexit指令的作用為：

• monitorenter的作用：所有線程共享該同步代碼和該對象關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器monitor，每個線程執(zhí)行到monitorenter指令的時候，會檢查對應(yīng)的monitor對象的計數(shù)是否為0，是則當前線程成為該monitor對象的owner，即鎖住該monitor對象了，并遞增該計數(shù)為1，之后該線程每調(diào)用一次使用了該monitor對象進行同步的方法，計數(shù)加一(所以synchronized也是可重入的)；其他線程檢查到monitor對象的計數(shù)不為0，則知道該monitor對象已經(jīng)被其他線程持有鎖住了，故當前線程會阻塞直到該monitor的計數(shù)重新變?yōu)?，則阻塞的線程們會繼續(xù)競爭成為該monitor的owner，從而可以訪問同步代碼。
• monitorexit的作用：當持有該monitor對象的線程每執(zhí)行完一個同步代碼時(如對于成員方法，如果該線程調(diào)用了多個使用sychronized修飾的成員方法，則每個方法執(zhí)行完執(zhí)行一次monitor減一)，將monitor的計數(shù)減一，當monitor對象的計數(shù)遞減到0時，則當前線程不再持有該monitor對象，其他阻塞的線程此時可以競爭成為該monitor的owner，成功的線程可以訪問同步代碼。
• 為什么monitor對象的wait，notify，notifyAll需要在synchronized同步代碼里面使用呢？首先需要理解以下概念：

每個對象關(guān)聯(lián)一個監(jiān)視器monitor；

每個監(jiān)視器monitor都有一個該對象的鎖(即計數(shù)是否為0，為0則說明沒有其他線程加鎖)，一個等待隊列和一個同步隊列；

• wait方法：釋放對象鎖，然后進入等待隊列；
• notify和notifyAll方法：從等待隊列被喚醒，放到同步隊列去競爭該對象鎖；
• 所以線程在執(zhí)行wait，notify，notifyAll時需要依賴該監(jiān)視器monitor，即該線程成為該監(jiān)視器的owner，從而可以訪問synchronized包圍的同步代碼，這樣才能有權(quán)訪問該監(jiān)視器對應(yīng)的對象鎖，等待隊列和同步隊列。

操作系統(tǒng)層面

• 在操作系統(tǒng)層面，synchronized是基于操作系統(tǒng)的Metux Lock來實現(xiàn)的，而操作系統(tǒng)實現(xiàn)線程之間的切換是需要進行上下文切換的，即從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，所以這也是synchronized相對來說成本較高，性能相對較低的原因。

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 同步锁_Java多线程：synchronized同步锁的使用和实现原理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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