JVM锁：_Java

JVM锁：

作者：bravo1988
链接：https://www.zhihu.com/question/317687988/answer/1715863550
来源：知乎
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所谓JVM锁，其实指的是诸如synchronized关键字或者ReentrantLock实现的锁。之所以统称为JVM锁，是因为我们的项目其实都是跑在JVM上的。理论上每一个项目启动后，就对应一片JVM内存，后续运行时数据的生离死别都是在这一片土地上。

什么是锁、怎么锁？
明白了“JVM锁”名字的由来，我们再来聊什么是“锁”，以及怎么“锁”。

有时候我们很难阐述清楚某个事物是什么，但很容易解释它能干什么，JVM锁也是这个道理。JVM锁的出现，就是为了解决线程安全问题。所谓线程安全问题，可以简单地理解为数据不一致（与预期不一致）。

什么时候可能出现线程安全问题呢？

当同时满足以下三个条件时，才可能引发线程安全问题：

多线程环境
有共享数据
有多条语句操作共享数据/单条语句本身非原子操作（比如i++虽然是单条语句，但并非原子操作）

比如线程A、B同时对int count进行+1操作（初始值假设为1），在一定的概率下两次操作最终结果可能为2，而不是3。

那么加锁为什么能解决这个问题呢？

如果不考虑原子性、内存屏障等晦涩的名词，加锁之所以能保证线程安全，核心就是“互斥”。所谓互斥，就是字面意思上的互相排斥。这里的“互相”是指谁呢？就是多线程之间！

怎么实现多线程之间的互斥呢？

引入“中间人”即可。

注意，这是个非常简单且伟大的思想。在编程世界中，通过引入“中介”最终解决问题的案例不胜枚举，包括但不限于Spring、MQ。在码农之间，甚至流传着一句话：没有什么问题是引入中间层解决不了的。

而JVM锁其实就是线程和线程彼此的“中间人”，多个线程在操作加锁数据前都必须去问问“中间人”它是否允许当前线程操作这个数据：

锁在这里扮演的角色其实就是守门员，是唯一的访问入口，所有的线程都要经过它的拷问。在JDK中，锁的实现机制最常见的就是两种，分别是两个派系：

synchronized关键字
CAS+AQS

个人觉得synchronized关键字要比CAS+AQS难理解，但CAS+AQS的源码比较抽象。这里简要介绍一下Java对象内存结构和synchronized关键字的实现原理。

Java对象内存结构

要了解synchronized关键字，首先要知道Java对象的内存结构。强调一遍，是Java对象的内存结构。

它的存在仿佛向我们抛出一个疑问：如果有机会解剖一个Java对象，我们能看到什么？

右上图画了两个对象，只看其中一个即可。我们可以观察到，Java对象内存结构大致分为几块：

如果此前没有了解过Java对象的内存结构，你可能会感到吃惊：天呐，我还以为Java对象就只有属性和方法！

是的，我们最熟悉实例数据这一块，而且以为只有这一块。也正是这个观念的限制，导致一部分初学者很难理解synchronized。比如初学者经常会疑惑：

这一切的一切，其实都可以在Java对象内存结构中的Mark Word找到答案：

很多同学可能是第一次看到这幅图，会感到有点懵，没关系，我也很头大，都一样的。

Mark Word包含的信息还是蛮多的，但这里我们只需要简单地把它理解为记录锁信息的标记即可。上图展示的是32位虚拟机下的Java对象内存，如果你仔细数一数，会发现全部bit加起来刚好是32位。64位虚拟机下的结构大同小异，就不特别介绍。

Mark Word从有限的32bit中划分出2bit，专门用作锁标志位，通俗地讲就是标记当前锁的状态。

正因为每个Java对象都有Mark Word，而Mark Word能标记锁状态（把自己当做锁），所以Java中任意对象都可以作为synchronized的锁：

synchronized(person){
}
synchronized(student){
}

所谓的this锁就是当前对象，而Class锁就是当前对象所属类的Class对象，本质也是Java对象。synchronized修饰的普通方法底层使用当前对象作为锁，synchronized修饰的静态方法底层使用Class对象作为锁。

但如果要保证多个线程互斥，最基本的条件是它们使用同一把锁

对同一份数据加两把不同的锁是没有意义的，实际开发时应该注意避免下面的写法：

synchronized(Person.class){
    // 操作count
}

synchronized(person){
    // 操作count
}

或者

public synchronized void method1(){
    // 操作count
}

public static synchronized void method1(){
    // 操作count
}

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