快捷導(dǎo)航

Java中synchronized鎖的深入理解

更新時(shí)間：2023年05月29日 08:35:02 作者：舒一笑

這篇本文主要對(duì)Java中synchronized鎖進(jìn)行深入理解，文中通過(guò)synchronized的優(yōu)化，synchronized的實(shí)現(xiàn)原理及synchronized的升級(jí)過(guò)程來(lái)介紹Java中synchronized鎖，感興趣的同學(xué)可以跟著小編一起來(lái)學(xué)習(xí)

使用范圍

synchronized使用上用于同步方法或者同步代碼塊
在鎖實(shí)現(xiàn)上是基于對(duì)象去實(shí)現(xiàn)
使用中用于對(duì)static修飾的便是class類(lèi)鎖
使用中用于對(duì)非static修飾的便是當(dāng)前對(duì)象鎖

synchronized的優(yōu)化

在jdk1.6中對(duì)synchronized做了相關(guān)的優(yōu)化

鎖消除

在synchronized修飾的代碼塊中，要是不涉及操作臨界資源的情況，即便你寫(xiě)了synchronized修飾，也不會(huì)出發(fā)鎖機(jī)制

鎖膨脹

在一個(gè)循環(huán)中頻繁的出現(xiàn)鎖資源的獲取與釋放操作，會(huì)帶來(lái)資源的消耗，于是便會(huì)將鎖的范圍擴(kuò)大到循環(huán)的外邊，避免頻繁的競(jìng)爭(zhēng)和獲取鎖資源而導(dǎo)致的資源消耗

  public void method(){
        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            synchronized ("") {
                // 業(yè)務(wù)代碼
            }
        }
    }

鎖升級(jí)

ReentrantLock中是基于樂(lè)觀鎖的CAS獲取線(xiàn)程資源。資源拿不到的情況下才會(huì)掛起線(xiàn)程。synchronized在jdk1.6之間完全獲取不到鎖的情況下立即掛起線(xiàn)程，但是在1.6之后進(jìn)行了鎖的升級(jí)與優(yōu)化。

無(wú)鎖、匿名偏向：當(dāng)前對(duì)象沒(méi)有作為鎖的存在
偏向鎖：當(dāng)前鎖資源，只有一個(gè)線(xiàn)程頻繁的獲取和釋放鎖，那么只有該線(xiàn)程獲取鎖是判斷是否是同一個(gè)線(xiàn)程，如果是線(xiàn)程資源拿走。如果線(xiàn)程不是當(dāng)前自己的線(xiàn)程，則采用基于CAS的方式，嘗試將偏向鎖指向當(dāng)前線(xiàn)程。如果獲取不到則觸發(fā)鎖升級(jí)為輕量級(jí)鎖，也就意味著發(fā)生了鎖競(jìng)爭(zhēng)的情況。
輕量級(jí)鎖：使用自旋鎖的方式頻繁的采用CAS的方式獲取鎖資源。這里采用的自適應(yīng)自旋鎖（JVM更具上次的自旋結(jié)果來(lái)進(jìn)行判斷本次的自旋時(shí)間長(zhǎng)短）。如果成功獲取鎖資源，資源取走。如果獲取鎖資源失敗，鎖升級(jí)。
重量級(jí)鎖：最為傳統(tǒng)的synchronized實(shí)現(xiàn)方式。拿不到鎖資源之間掛起線(xiàn)程，然后進(jìn)行用戶(hù)態(tài)和內(nèi)核態(tài)的不斷切換。。。

synchronized鎖的實(shí)現(xiàn)原理

synchronized鎖是基于對(duì)象來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的

關(guān)于MarkWord的內(nèi)容展開(kāi)示意圖

從圖中可以看出通過(guò)鎖的標(biāo)志位來(lái)進(jìn)行區(qū)分鎖的不同狀態(tài)

synchronized鎖升級(jí)的過(guò)程演示

使用之前需要導(dǎo)入一個(gè)依賴(lài)

<dependency>
            <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
            <artifactId>jol-core</artifactId>
            <version>0.9</version>
        </dependency>

鎖在默認(rèn)情況下，開(kāi)啟了偏向鎖的延遲
原因是因?yàn)樵谄蜴i升級(jí)為輕量級(jí)鎖的時(shí)候會(huì)涉及到偏向鎖的撤銷(xiāo)，需要等到一個(gè)安全點(diǎn)（STW），才能完成對(duì)偏向鎖的撤銷(xiāo)，所以在并發(fā)的情況下就可以選擇不開(kāi)啟偏向鎖，或者設(shè)置偏向鎖延遲開(kāi)啟
在JVM啟動(dòng)時(shí)會(huì)大量加載.class文件到內(nèi)存，該操作會(huì)涉及synchronized使用，為了避免出現(xiàn)偏向鎖撤銷(xiāo)的操作。在啟動(dòng)初期，有一個(gè)延遲5s開(kāi)啟偏向鎖的操作。
要是正常開(kāi)啟偏向鎖，那么就不會(huì)出現(xiàn)無(wú)鎖的狀態(tài)，而是直接進(jìn)入匿名偏向鎖

變成了偏向鎖

/**
 * @author
 * @date 2023/5/28
 */
public class Test15 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(5000);
        Object o = new Object();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
		//thread 線(xiàn)程偏向鎖
        Thread thread = new Thread(()->{
            synchronized (o){
                System.out.println("thread線(xiàn)程 ："+ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
            }
        });
        thread.start();
        // 輕量級(jí)鎖 -> 重量級(jí)鎖
        synchronized (o){
            System.out.println("main線(xiàn)程 :"+ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }
    }
}