概念

是利用鎖的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)同步的。
互斥性：即在同一時(shí)間只允許一個(gè)線程持有某個(gè)對(duì)象鎖，通過這種特性來實(shí)現(xiàn)多線程中的協(xié)調(diào)機(jī)制，這樣在同一時(shí)間只有一個(gè)線程對(duì)需同步的代碼塊(復(fù)合操作)進(jìn)行訪問?；コ庑晕覀円餐Q為操作的原子性。
可見性：必須確保在鎖被釋放之前，對(duì)共享變量所做的修改，對(duì)于隨后獲得該鎖的另一個(gè)線程是可見的（即在獲得鎖時(shí)應(yīng)獲得最新共享變量的值），否則另一個(gè)線程可能是在本地緩存的某個(gè)副本上繼續(xù)操作從而引起不一致。

用法

修飾靜態(tài)方法：

//同步靜態(tài)方法
 public synchronized static void methodName() {
 try {
  TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" aaa");
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
 }
 }
 public static void main(String[] args) {
 for (int i = 0; i < 5; i++) {
  new Thread(SynchronizedDemo::methodName).start();
 }
 }

當(dāng)synchronized作用于靜態(tài)方法時(shí)，其鎖就是當(dāng)前類的class對(duì)象鎖。由于靜態(tài)成員不專屬于任何一個(gè)實(shí)例對(duì)象，是類成員，因此通過class對(duì)象鎖可以控制靜態(tài) 成員的并發(fā)操作。需要注意的是如果一個(gè)線程A調(diào)用一個(gè)實(shí)例對(duì)象的非static synchronized方法，而線程B需要調(diào)用這個(gè)實(shí)例對(duì)象所屬類的靜態(tài) synchronized方法，是允許的，不會(huì)發(fā)生互斥現(xiàn)象，因?yàn)樵L問靜態(tài) synchronized 方法占用的鎖是當(dāng)前類的class對(duì)象，而訪問非靜態(tài) synchronized 方法占用的鎖是當(dāng)前實(shí)例對(duì)象鎖

修飾實(shí)例方法：

 //同步非靜態(tài)方法 ,當(dāng)前線程的鎖便是實(shí)例對(duì)象methodName
 public synchronized void methodName() {
 try {
  TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" aaa");
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
 }
 }

當(dāng)一個(gè)線程正在訪問一個(gè)對(duì)象的 synchronized 實(shí)例方法，那么其他線程不能訪問該對(duì)象的其他 synchronized 方法，畢竟一個(gè)對(duì)象只有一把鎖，當(dāng)一個(gè)線程獲取了該對(duì)象的鎖之后，其他線程無法獲取該對(duì)象的鎖，所以無法訪問該對(duì)象的其他synchronized實(shí)例方法，但是其他線程還是可以訪問該實(shí)例對(duì)象的其他非synchronized方法，當(dāng)然如果是一個(gè)線程 A 需要訪問實(shí)例對(duì)象 obj1 的 synchronized 方法 f1(當(dāng)前對(duì)象鎖是obj1)，另一個(gè)線程 B 需要訪問實(shí)例對(duì)象 obj2 的 synchronized 方法 f2(當(dāng)前對(duì)象鎖是obj2)，這樣是允許的，因?yàn)閮蓚€(gè)實(shí)例對(duì)象鎖并不同相同。此時(shí)如果兩個(gè)線程操作數(shù)據(jù)并非共享的，線程安全是有保障的，遺憾的是如果兩個(gè)線程操作的是共享數(shù)據(jù)，那么線程安全就有可能無法保證了。

代碼塊方式(this)：

//修飾非靜態(tài)方法
 public void methodName() {
 //修飾代碼塊，this=當(dāng)前對(duì)象（誰調(diào)用就指待誰）
 synchronized (this) {
  try {
  TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " aaa");
  } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  }
 }
 }

synchronized(this|object) {}：在 Java 中，每個(gè)對(duì)象都會(huì)有一個(gè) monitor 對(duì)象，這個(gè)對(duì)象其實(shí)就是 Java 對(duì)象的鎖，通常會(huì)被稱為“內(nèi)置鎖”或“對(duì)象鎖”。類的對(duì)象可以有多個(gè)，所以每個(gè)對(duì)象有其獨(dú)立的對(duì)象鎖，互不干擾。

代碼塊方式（Class）:

 //修飾非靜態(tài)方法
 public void methodName() {
 //修飾代碼塊，使用Class類
 //使用ClassLoader 加載字節(jié)碼的時(shí)候會(huì)向堆里面存放Class類，所有的對(duì)象都對(duì)應(yīng)唯一的Class類
 //SynchronizedDemo.class 這里拿到的就是堆里面的Class類，也就是所有的Class的對(duì)象都共同使用這個(gè)synchronized
 synchronized (SynchronizedDemo.class) {
  try {
  TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " aaa");
  } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  }
 }
 }

synchronized(類.class) {}：在 Java 中，針對(duì)每個(gè)類也有一個(gè)鎖，可以稱為“類鎖”，類鎖實(shí)際上是通過對(duì)象鎖實(shí)現(xiàn)的，即類的 Class 對(duì)象鎖。每個(gè)類只有一個(gè) Class 對(duì)象，所以每個(gè)類只有一個(gè)類鎖。

在 Java 中，每個(gè)對(duì)象都會(huì)有一個(gè) monitor 對(duì)象，監(jiān)視器。

1. 某一線程占有這個(gè)對(duì)象的時(shí)候，先monitor 的計(jì)數(shù)器是不是0，如果是0還沒有線程占有，這個(gè)時(shí)候線程占有這個(gè)對(duì)象，并且對(duì)這個(gè)對(duì)象的monitor+1；如果不為0，表示這個(gè)線程已經(jīng)被其他線程占有，這個(gè)線程等待。當(dāng)線程釋放占有權(quán)的時(shí)候，monitor-1；
2. 同一線程可以對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行多次加鎖，+1，+1，重入性。

堆棧分析：

jconsole.exe

JVM指令分析

Javap -V 反編譯

Monitorenter 互斥入口 Monitorexit 互斥出口

monitorexit有兩個(gè)，一個(gè)是正常出口，一個(gè)是異常出口

以上是對(duì)代碼塊加鎖

ACC_SYNCHRONIZED : 對(duì)方法加鎖。加鎖標(biāo)記

java虛擬機(jī)對(duì)synchronized的優(yōu)化

對(duì)象頭與monitor:

一個(gè)漢字兩個(gè)字節(jié)，一個(gè)字節(jié)8bit
實(shí)例變量：存放類的屬性數(shù)據(jù)信息，包括父類的屬性信息，如果是數(shù)組的實(shí)例部分還包括數(shù)組的長度，這部分內(nèi)存按4字節(jié)對(duì)齊。
填充數(shù)據(jù)：由于虛擬機(jī)要求對(duì)象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍。填充數(shù)據(jù)不是必須存在的，僅僅是為了字節(jié)對(duì)齊。
對(duì)象頭：它實(shí)現(xiàn)synchronized的鎖對(duì)象的基礎(chǔ)，一般而言，synchronized使用的鎖對(duì)象是存儲(chǔ)在Java對(duì)象頭里的，jvm中采用2個(gè)字來存儲(chǔ)對(duì)象頭(如果對(duì)象是數(shù)組則會(huì)分配3個(gè)字，多出來的1個(gè)字記錄的是數(shù)組長度)，其主要結(jié)構(gòu)是由Mark Word 和 Class Metadata Address 組成

其中Mark Word在默認(rèn)情況下存儲(chǔ)著對(duì)象的HashCode、分代年齡、鎖標(biāo)記位等以下是32位JVM的Mark Word默認(rèn)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu).

偏向鎖：偏向鎖是Java 6之后加入的新鎖，它是一種針對(duì)加鎖操作的優(yōu)化手段，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)情況下，鎖不僅不存在多線程競爭，而且總是由同一線程多次獲得，因此為了減少同一線程獲取鎖(會(huì)涉及到一些CAS操作,耗時(shí))的代價(jià)而引入偏向鎖。偏向鎖的核心思想是，如果一個(gè)線程獲得了鎖，那么鎖就進(jìn)入偏向模式，此時(shí)Mark Word 的結(jié)構(gòu)也變?yōu)槠蜴i結(jié)構(gòu)，當(dāng)這個(gè)線程再次請(qǐng)求鎖時(shí)，無需再做任何同步操作，即獲取鎖的過程，這樣就省去了大量有關(guān)鎖申請(qǐng)的操作，從而也就提供程序的性能。所以，對(duì)于沒有鎖競爭的場合，偏向鎖有很好的優(yōu)化效果，畢竟極有可能連續(xù)多次是同一個(gè)線程申請(qǐng)相同的鎖。但是對(duì)于鎖競爭比較激烈的場合，偏向鎖就失效了，因?yàn)檫@樣場合極有可能每次申請(qǐng)鎖的線程都是不相同的，因此這種場合下不應(yīng)該使用偏向鎖，否則會(huì)得不償失，需要注意的是，偏向鎖失敗后，并不會(huì)立即膨脹為重量級(jí)鎖，而是先升級(jí)為輕量級(jí)鎖。下面我們接著了解輕量級(jí)鎖。。

輕量級(jí)鎖：倘若偏向鎖失敗，虛擬機(jī)并不會(huì)立即升級(jí)為重量級(jí)鎖，它還會(huì)嘗試使用一種稱為輕量級(jí)鎖的優(yōu)化手段(1.6之后加入的)，此時(shí)Mark Word 的結(jié)構(gòu)也變?yōu)檩p量級(jí)鎖的結(jié)構(gòu)。輕量級(jí)鎖能夠提升程序性能的依據(jù)是“對(duì)絕大部分的鎖，在整個(gè)同步周期內(nèi)都不存在競爭”，注意這是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。需要了解的是，輕量級(jí)鎖所適應(yīng)的場景是線程交替執(zhí)行同步塊的場合，如果存在同一時(shí)間訪問同一鎖的場合，就會(huì)導(dǎo)致輕量級(jí)鎖膨脹為重量級(jí)鎖。

重量級(jí)鎖：synchronized的對(duì)象鎖,鎖標(biāo)識(shí)位為10，其中指針指向的是monitor對(duì)象（也稱為管程或監(jiān)視器鎖）的起始地址。每個(gè)對(duì)象都存在著一個(gè) monitor 與之關(guān)聯(lián)，對(duì)象與其 monitor 之間的關(guān)系有存在多種實(shí)現(xiàn)方式，如monitor可以與對(duì)象一起創(chuàng)建銷毀或當(dāng)線程試圖獲取對(duì)象鎖時(shí)自動(dòng)生成，但當(dāng)一個(gè) monitor 被某個(gè)線程持有后，它便處于鎖定狀態(tài)。在Java虛擬機(jī)(HotSpot)中，monitor是由ObjectMonitor實(shí)現(xiàn)的。

自旋鎖：輕量級(jí)鎖失敗后，虛擬機(jī)為了避免線程真實(shí)地在操作系統(tǒng)層面掛起，還會(huì)進(jìn)行一項(xiàng)稱為自旋鎖的優(yōu)化手段。這是基于在大多數(shù)情況下，線程持有鎖的時(shí)間都不會(huì)太長，如果直接掛起操作系統(tǒng)層面的線程可能會(huì)得不償失，畢竟操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線程之間的切換時(shí)需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)換到核心態(tài)，這個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要相對(duì)比較長的時(shí)間，時(shí)間成本相對(duì)較高，因此自旋鎖會(huì)假設(shè)在不久將來，當(dāng)前的線程可以獲得鎖，因此虛擬機(jī)會(huì)讓當(dāng)前想要獲取鎖的線程做幾個(gè)空循環(huán)(這也是稱為自旋的原因)，一般不會(huì)太久，可能是50個(gè)循環(huán)或100循環(huán)，在經(jīng)過若干次循環(huán)后，如果得到鎖，就順利進(jìn)入臨界區(qū)。如果還不能獲得鎖，那就會(huì)將線程在操作系統(tǒng)層面掛起，這就是自旋鎖的優(yōu)化方式，這種方式確實(shí)也是可以提升效率的。最后沒辦法也就只能升級(jí)為重量級(jí)鎖了。

鎖消除：消除鎖是虛擬機(jī)另外一種鎖的優(yōu)化，這種優(yōu)化更徹底，Java虛擬機(jī)在JIT編譯時(shí)(可以簡單理解為當(dāng)某段代碼即將第一次被執(zhí)行時(shí)進(jìn)行編譯，又稱即時(shí)編譯)，通過對(duì)運(yùn)行上下文的掃描，去除不可能存在共享資源競爭的鎖，通過這種方式消除沒有必要的鎖，可以節(jié)省毫無意義的請(qǐng)求鎖時(shí)間，如下StringBuffer的append是一個(gè)同步方法，但是在add方法中的StringBuffer屬于一個(gè)局部變量，并且不會(huì)被其他線程所使用，因此StringBuffer不可能存在共享資源競爭的情景，JVM會(huì)自動(dòng)將其鎖消除。

synchronized的可重入性

從互斥鎖的設(shè)計(jì)上來說，當(dāng)一個(gè)線程試圖操作一個(gè)由其他線程持有的對(duì)象鎖的臨界資源時(shí)，將會(huì)處于阻塞狀態(tài)，但當(dāng)一個(gè)線程再次請(qǐng)求自己持有對(duì)象鎖的臨界資源時(shí)，這種情況屬于重入鎖，請(qǐng)求將會(huì)成功，在java中synchronized是基于原子性的內(nèi)部鎖機(jī)制，是可重入的，因此在一個(gè)線程調(diào)用synchronized方法的同時(shí)在其方法體內(nèi)部調(diào)用該對(duì)象另一個(gè)synchronized方法，也就是說一個(gè)線程得到一個(gè)對(duì)象鎖后再次請(qǐng)求該對(duì)象鎖，是允許的，這就是synchronized的可重入性。

public class AccountingSync implements Runnable{
 static AccountingSync instance=new AccountingSync();
 static int i=0;
 static int j=0;
 @Override
 public void run() {
 for(int j=0;j<1000000;j++){
  //this,當(dāng)前實(shí)例對(duì)象鎖
  synchronized(this){
  i++;
  increase();//synchronized的可重入性
  }
 }
 }
 public synchronized void increase(){
 j++;
 }
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 Thread t1=new Thread(instance);
 Thread t2=new Thread(instance);
 t1.start();t2.start();
 t1.join();t2.join();
 System.out.println(i);
 }
}

正如代碼所演示的，在獲取當(dāng)前實(shí)例對(duì)象鎖后進(jìn)入synchronized代碼塊執(zhí)行同步代碼，并在代碼塊中調(diào)用了當(dāng)前實(shí)例對(duì)象的另外一個(gè)synchronized方法，再次請(qǐng)求當(dāng)前實(shí)例鎖時(shí)，將被允許，進(jìn)而執(zhí)行方法體代碼，這就是重入鎖最直接的體現(xiàn)，需要特別注意另外一種情況，當(dāng)子類繼承父類時(shí)，子類也是可以通過可重入鎖調(diào)用父類的同步方法。注意由于synchronized是基于monitor實(shí)現(xiàn)的，因此每次重入，monitor中的計(jì)數(shù)器仍會(huì)加1.

到此這篇關(guān)于Java開發(fā)中synchronized的定義及用法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java synchronized內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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