- synchronized关键字的用法
- Synchronized的作用
- synchronized调优
- java对象头
- Monitor对象
- Synchronized字节码
- synchronized优化
- 锁升级
- 偏向锁
- 轻量级锁
- 重量级锁
- 锁消除
- 锁粗化
- 多线程中 synchronized 锁升级的原理
- synchronized 为什么是非公平锁？
- 修饰普通方法:作用于当前对象实例，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁
- 修饰静态方法:作用于当前类，进入同步代码前要获得当前类对象的锁,synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class)代码块上都是是给 Class 类上锁
- 修饰代码块:指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁
特别注意：
①如果一个线程A调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法，而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法，是允许的，不会发生互斥现象，因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁
②尽量不要使用 synchronized(String s) ,因为JVM中，字符串常量池具有缓冲功能
Synchronized的作用- 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及时可见，其实是通过Java内存模型中的 “对一个变量unlock操作之前，必须要同步到主内存中；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assign操作初始化变量值” 来保证的；
- 有序性：有效解决重排序问题，即 “一个unlock操作先行发生(happen-before)于后面对同一个锁的lock操作”。
java对象由两部分组成:对象头和局部变量
以32位虚拟机为例
普通对象
object Header (64 bits)
- Mark word(32 bits)
- kclass word(32 bits) 每个对象有一个类型(teacher类型,student类型),通过class word指向从属的class,找到自己的类对象
mark word结构:
数组对象
object Header (92 bits)
- Mark word(32 bits)
- kclass word(32 bits) 每个对象有一个类型(teacher类型,student类型),通过class word指向从属的class,找到自己的类对象
- array length (占4个字节)
在java中,int占4个字节,Integer占8(对象字节数)+4(数字字节数)
Monitor对象Monitor:监视器或管程,每个java对象都可以关联一个Monitor对象,如果使用Synchronized给对象加锁之后,该对象的Mark word就被指向Monitor对象
Monitor结构
- 开始时,Monitor对象中Owner为空
- Thread2执行Synchronized修饰的同步代码块时就会将Monitor的所有者Owner置为Thread2,Monitor中只能有一个Owner
- 在Thread2上锁后,Thread3,Thread4也来执行Synchronized修饰的同步代码块,就会进入EntryList阻塞队列
- Thread2执行同步代码块之后,然后唤醒EntryList阻塞队列中的线程来竞争锁(非公平)
Waitset中的Thread0和Thread1是之前获得过上锁,但是条件不满足进入WAITING状态的线程
注意
Synchronized字节码
- Synchronized必须是进入同一对象的Monitor才有上述效果
- 不加Synchronized的对象不会关联Monitor
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=3, args_size=1
0: getstatic #2 // lock引用 (synchronized开始)
3: dup
4: astore_1 //lock引用复制一份(解锁使用)
5: monitorenter //将lock对象MarkWord置为Monitor指针
6: getstatic #3 // 准备常熟I
9: iconst_1
10: iadd
11: putstatic #3 // Field count:I
14: aload_1 //拿到复制的lock
15: monitorexit //将lock对象markword重置,唤醒EntryList 还原之前的对象头(hashcode,分代年龄)
16: goto 24 //执行24行(正常执行情况) 如果发生异常,执行下面代码
19: astore_2 //将异常对象存储到临时变量
20: aload_1
21: monitorexit 将lock对象markword重置,唤醒EntryList 还原之前的对象头(hashcode,分代年龄)
22: aload_2
23: athrow
24: return
Exception table:
from to target type
6 16 19 any
19 22 19 any
tips:synchronized在字节码中,考虑的非常完善,不论同步代码块是正常运行还是发生异常,都会帮我们解锁,不会发生死锁
synchronized优化在锁对象的对象头中有一个threadid字段,当一个线程第一次访问同步代码块时,threadid为空,jvm让其持有偏向锁,并将threadid设置为当前线程id,再次进入同步代码块,会判断threadid是否与其线程id一直,如果一直就直接使用该锁对象,如果不一致,升级偏向锁到轻量级锁,通过自旋一定的次数来获取锁,执行一定次数后,还没有正常获取到要使用的对象,就变为重量级锁,线程进入阻塞状态
锁升级偏向锁->轻量级锁->重量级锁
偏向锁一个线程获得了锁,那么锁就进入偏向模式,此时markword变为偏向锁结构,当前线程再次请求锁时,不用在做任何同步操作,获取锁的过程的只需检查mark word的锁标记为偏向锁以及当前线程ID等于ThreadId即可,这样就可以省去大量有关的申请操作
轻量级锁当存在第二个线程申请同一个锁对象时,偏向锁就会立即升级为轻量级锁,这里的第二个线程只是申请锁,不存在两个线程同时申请锁,不存在两个线程同时竞争锁,一前一后地交替执行同步块
重量级锁同一时间有多个线程竞争锁时,锁就会升级为重量级锁,此时锁带来的开销就越大
锁消除锁消除是虚拟机另一种锁的优化方式,在JIT编译时,对运行上下文进行扫描时,去除不存在竞争的锁
运行两个method方法时,执行效率是一样的,
public static void methods() {
Object lock = new Object();
synchronized (lock){
System.out.println("hello word");
}
}
public static void methods1() {
Object lock = new Object();
System.out.println("hello word");
}
锁粗化
锁粗化是扩大锁的范围,避免重复加锁和释放锁
多线程中 synchronized 锁升级的原理synchronized 锁升级原理：在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段，在第一次访问的时候 threadid 为空，jvm 让其持有偏向锁，并将 threadid 设置为其线程 id，再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致，如果一致则可以直接使用此对象，如果不一致，则升级偏向锁为轻量级锁，通过自旋循环一定次数来获取锁，执行一定次数之后，如果还没有正常获取到要使用的对象，此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁，此过程就构成了 synchronized 锁的升级。
锁的升级的目的：锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。在 Java 6 之后优化 synchronized 的实现方式，使用了偏向锁升级为轻量级锁再升级到重量级锁的方式，从而减低了锁带来的性能消耗。
synchronized 为什么是非公平锁？synchronized 的非公平其实在源码中应该有不少地方，因为设计者就没按公平锁来设计，核心有以下几个点：
1）当持有锁的线程释放锁时，该线程会执行以下两个重要操作：
- 先将锁的持有者 owner 属性赋值为 null
- 唤醒等待链表中的一个线程（假定继承者）。
在1和2之间，如果有其他线程刚好在尝试获取锁（例如自旋），则可以马上获取到锁。
2）当线程尝试获取锁失败，进入阻塞时，放入链表的顺序，和最终被唤醒的顺序是不一致的，也就是说你先进入链表，不代表你就会先被唤醒。
