1.synchroized 基本用法

1.1语义

原子性：确保线程互斥的访问同步代码
可见性：保证共享变量的修改能够即时可见，其实通过对Java内存模型中“对一个变量unlock操作之前，必须同步到主内存中；如果对一个变量进行lock操作，则将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用此变量前，需要重新从主内存中load操作或者assign操作初始化变量值”来保证。
有序性：有效的解决重排问题，即“一个unlock操作先行发生（happen-before）于后面对同一个锁的lock操作”

更多解释参考：https://km.sankuai.com/page/316714826

1.2 常见用法

从语法上将，synchronized可以把认可一个非null对象作为“锁”，在HotSpot JVM中，锁有一个专门的名字：对象监视器（object Monitor）。

synchronized总共有三种用法

当synchronized作用在实例方法时，监视器锁(monitor)便是对象实例（this）；
当synchronized作用在静态方法时，监视器锁（monitor）便是对象的Class 实例，因为Class 数据存在于永久代，因此静态方法锁相当于该类的一个全局锁；
当synchronized作用在某一个对象实例时，监视器锁（monitor）便是括号括起来的对象实例；

注意：synchronized内置锁锁一种对象锁（锁的是对象而非引用变量），作用粒度是对象，可以用来实现对临界资源的同步互斥访问；是可重入的，其最大的作用是可以避免死锁。如：

子类同步方法调用了父类同步方法，如果没有可重入的特性，则会发生死锁。

2.同步原理

数据同步需要依赖锁，那锁的同步又依赖谁？synchroized给出的答案谁在软件层面依赖于JVM，而j.u.c.Lock给出的答案是在硬件层面依赖特殊的CPU指令。

当一个线程访问同步代码块时，首先是需要获得锁才能执行同步代码，当推出或者抛出异常时必须要要释放锁，那么它是如何实现这个机制的呢？可以看一段简单的代码


public class SynchronizedDemo {
    public void method() {
        synchronized (this) {
            System.out.println("Method 1 start");
        }
    }
}

查看反编译后结果：

反编译结果

monitorenter：每个对象都是一个监视器锁（monitor）。当monitor被占用时就会处于锁定状态，线程执行monitorenter指令时尝试获取monitor的所有权，过程如下：
1. 如果monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后进入数设置为1，该线程即为monitor的所有者；
2. 如果线程已经有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数+1；
3. 如果其他线程已经用了monitor，则该线程进入阻塞状态，知道monitor的进入数为0，再尝试获取monitor的所有权。
monitorexit：执行monitorexit的西安城必须是objectref 所对应的monitor的所有者。指令执行时，monitor的进入数减1，如果减1后进入数为0 ，那线程退出monitor，不再是这个monitor的所有者。其他被这个monitor所阻塞的线程可以尝试去获取这个monitor的所有权。

monitorexit指令出现了两次，第一次为同步正常退出释放锁；第二次为发生异常退出释放锁

通过上面两段描述，我们应该很清楚看到synchronized的实现原理，synchronized语义底层是通过一个monitor的对象完成，其实wait/notify等方法也依赖于monitor对象，这就是为什么只有在同步的块或者方法中才能调用wait/notify等方法，否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException的异常原因。

再来看下同步方法块


public class SynchronizedMethod {
    public synchronized void method() {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

查看反编译后结果

从反编译解决来看，方法的同步并没有通过指令monitorenter 和monitorexit来完成（理论上其实也可以通过这两条指令来实现），不过相对于普通方法，其常量池中多了 ACC_SYNCHROIZED标识符。JVM就死活根据该标识符来实现同步方法的同步。

当方法调用时，调用指令将会检查方法的ACC_SYNCHROIEZED访问标识是否被设置，如果设置来，执行线程将先获取monitor，获取成功之后才能执行方法体，方法执行完成后释放monitor。在方法执行期间，其他任何线程都无法再获得同一个monitor对象。

两种同步方式本质上没有区别，只是方法的同步是一种隐式的方法来实现，无需通过字节码来完成。两个指令的执行时JCVM通过调用操作系统的互斥源于mutex来实现，被阻塞的线程会被挂起、等待重新调度，会导致“用户态和内核态”两个态之间来回切换，对性能有较大影响。

JVM 多线程高并发--synchroized

1.synchroized 基本用法

1.1语义

1.2 常见用法

2.同步原理

猜你喜欢