Java中synchronized鎖的深入理解

更新時間：2023年05月29日 08:35:02 作者：舒一笑

這篇本文主要對Java中synchronized鎖進行深入理解，文中通過synchronized的優(yōu)化，synchronized的實現(xiàn)原理及synchronized的升級過程來介紹Java中synchronized鎖，感興趣的同學可以跟著小編一起來學習

使用范圍

synchronized使用上用于同步方法或者同步代碼塊
在鎖實現(xiàn)上是基于對象去實現(xiàn)
使用中用于對static修飾的便是class類鎖
使用中用于對非static修飾的便是當前對象鎖

synchronized的優(yōu)化

在jdk1.6中對synchronized做了相關的優(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，即便你寫了synchronized修飾，也不會出發(fā)鎖機制

鎖膨脹

在一個循環(huán)中頻繁的出現(xiàn)鎖資源的獲取與釋放操作，會帶來資源的消耗，于是便會將鎖的范圍擴大到循環(huán)的外邊，避免頻繁的競爭和獲取鎖資源而導致的資源消耗

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

鎖升級

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

無鎖、匿名偏向：當前對象沒有作為鎖的存在
偏向鎖：當前鎖資源，只有一個線程頻繁的獲取和釋放鎖，那么只有該線程獲取鎖是判斷是否是同一個線程，如果是線程資源拿走。如果線程不是當前自己的線程，則采用基于CAS的方式，嘗試將偏向鎖指向當前線程。如果獲取不到則觸發(fā)鎖升級為輕量級鎖，也就意味著發(fā)生了鎖競爭的情況。
輕量級鎖：使用自旋鎖的方式頻繁的采用CAS的方式獲取鎖資源。這里采用的自適應自旋鎖（JVM更具上次的自旋結(jié)果來進行判斷本次的自旋時間長短）。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。
重量級鎖：最為傳統(tǒng)的synchronized實現(xiàn)方式。拿不到鎖資源之間掛起線程，然后進行用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的不斷切換。。。

synchronized鎖的實現(xiàn)原理

synchronized鎖是基于對象來進行實現(xiàn)的

關于MarkWord的內(nèi)容展開示意圖

從圖中可以看出通過鎖的標志位來進行區(qū)分鎖的不同狀態(tài)

synchronized鎖升級的過程演示

使用之前需要導入一個依賴

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

鎖在默認情況下，開啟了偏向鎖的延遲
原因是因為在偏向鎖升級為輕量級鎖的時候會涉及到偏向鎖的撤銷，需要等到一個安全點（STW），才能完成對偏向鎖的撤銷，所以在并發(fā)的情況下就可以選擇不開啟偏向鎖，或者設置偏向鎖延遲開啟
在JVM啟動時會大量加載.class文件到內(nèi)存，該操作會涉及synchronized使用，為了避免出現(xiàn)偏向鎖撤銷的操作。在啟動初期，有一個延遲5s開啟偏向鎖的操作。
要是正常開啟偏向鎖，那么就不會出現(xiàn)無鎖的狀態(tài)，而是直接進入匿名偏向鎖

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 線程偏向鎖
        Thread thread = new Thread(()->{
            synchronized (o){
                System.out.println("thread線程 ："+ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
            }
        });
        thread.start();
        // 輕量級鎖 -> 重量級鎖
        synchronized (o){
            System.out.println("main線程 :"+ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }
    }
}