同步

synchronized可以保證方法或者代碼塊在運行時，同一時刻只有一個方法可以進入到臨界區(qū)，同時它還可以保證共享變量的內(nèi)存可見性
Java中每一個對象都可以作為鎖，這是synchronized實現(xiàn)同步的基礎(chǔ)。

synchronized 常見的三種用法如下：

普通同步方法，鎖是當前實例對象

靜態(tài)同步方法，鎖是當前類的class對象

同步方法塊，鎖是括號里面的對象

通過如下代碼來分析下synchronized 獲取的是哪個對象的鎖

public class SynTest {private static List<String> list = new ArrayList<String>();//當前實例的鎖public synchronized void add1(String s){list.add(s);}//SynTest.class 鎖public static synchronized void add2(String s){list.add(s);}//SynTest.class 鎖public void add3(String s){synchronized(SynTest.class){list.add(s);}}//當前實例的鎖public void add4(String s){synchronized(this){list.add(s);}} }

普通同步方法，鎖是當前實例對象
add1 方法是synchronized的第一種用法，因為它是普通同步方法，所以獲取當前實例的鎖。
add2 方法是synchronized的第二種用法，因為它是靜態(tài)同步方法，所以獲取SynTest.class的鎖。
add3 方法是synchronized的第三種用法。指定鎖：SynTest.class。
add4 方法是synchronized的第三種用法。指定鎖：this（當前實例）。

結(jié)論：

add1和add4方法的鎖都是 當前實例，所以add1和add4 可以實現(xiàn)方法互斥
add2和add3方法的鎖都是SynTest.class，所以add2和add3可以實現(xiàn)方法互斥。
**注意：**add1和add2兩個synchronized是不互斥的，因為他們不是同一把鎖。只有同一把鎖才會互斥。

synchronized塊編譯成字節(jié)碼后會在同步塊的入口位置和退出位置分別插入monitorenter和monitorexit字節(jié)碼指令。如下圖：

monitorenter和monitorexit指令規(guī)則：
1. monitorenter在編譯后插入到同步代碼庫的開始位置。
2. monitorexit插入在方法結(jié)束處和異常處。
3. 一個monitorenter必須保證有對應(yīng)的monitorexit。
4. 任何對象都有一個monitor以之關(guān)聯(lián)，當一個monitor被持有后，該對象出于鎖定狀態(tài)。線程執(zhí)行到monitorenter指令時，將會嘗試獲取對象所對應(yīng)的monitor的所有權(quán)，嘗試獲取對象的鎖。

靜態(tài)方法和普通方法在編程成字節(jié)碼后會在方法的訪問標識字段中標識為同步方法。

方法同步的細節(jié)在JVM規(guī)范里并沒有詳細說明。但是，方法的同步同樣可以使用這兩個指令來實現(xiàn)。

需要提前了解知識點：java內(nèi)存模型

內(nèi)存可見性

synchronized關(guān)鍵字強制實施一個互斥鎖，使得被保護的代碼塊在同一時間只能有一個線程進入并執(zhí)行。當然synchronized還有另外一個 方面的作用：在線程進入synchronized塊之前，會把工作存內(nèi)存中的所有內(nèi)容映射到主內(nèi)存上，然后把工作內(nèi)存清空再從主存儲器上拷貝最新的值。而 在線程退出synchronized塊時，同樣會把工作內(nèi)存中的值映射到主內(nèi)存，但此時并不會清空工作內(nèi)存。這樣一來就可以強制其按照上面的順序運行，以 保證線程在執(zhí)行完代碼塊后，工作內(nèi)存中的值和主內(nèi)存中的值是一致的，保證了數(shù)據(jù)的一致性！
所以由synchronized修飾的set與get方法都是相當于直接對主內(nèi)存進行操作，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性方面的問題。

指令重排序

指令重排序是JVM為了優(yōu)化指令，提高程序運行效率，在不影響單線程程序執(zhí)行結(jié)果的前提下，盡可能地提高并行度。
synchronized塊對應(yīng)java程序來說是原子操作，所以說內(nèi)部不管怎么重排序都不會影響其它線程執(zhí)行導致數(shù)據(jù)錯誤。執(zhí)行的指令也不會溢出方法。

happens-before

監(jiān)視器鎖規(guī)則：對一個監(jiān)視器鎖的解鎖，happens- before 于隨后對這個監(jiān)視器鎖的加鎖。

鎖優(yōu)化

在多線程并發(fā)編程中synchronized一直是元老級角色，很多人都會稱呼它為重量級鎖。在Java1.5中，synchronize是性能低效的。因為這是一個重量級操作，需要調(diào)用操作接口，導致有可能加鎖消耗的系統(tǒng)時間比加鎖以外的操作還多。相比之下使用Java提供的Lock對象，性能更高一些。但是到了Java1.6，發(fā)生了變化。synchronize在語義上很清晰，可以進行很多優(yōu)化，有適應(yīng)自旋，鎖消除，鎖粗化，輕量級鎖，偏向鎖等等。導致在Java1.6上synchronize的性能并不比Lock差。官方也表示，他們也更支持synchronize，在未來的版本中還有優(yōu)化余地。

偏向鎖

簡單的理解，偏向于這個線程。 當一個線程進入同步塊，首先測試對象的mark word 中的threadId是否等同當前線程ID，如果成功，則獲取鎖成功，否則。首先測試mark word中的鎖標識是否為1 。如果沒有設(shè)置。則升級為輕量級鎖。否則 通過CAS操作，將自己的線程ID 嘗試放入 的mark word 的位置。如果成功則獲取鎖成功。否則，說明對象存在競爭。將會在適當?shù)牡胤綊炱皤@取鎖的線程。然后升級鎖。接著執(zhí)行代碼。
偏向鎖默認為開啟狀態(tài)。只是會在應(yīng)用啟動后延遲啟動通過參數(shù)可以設(shè)置不延時XX:BiasedLockingStartupDelay=0。如果你確定應(yīng)用程序里所有的鎖通常情況下處于競爭狀態(tài)，可以通過JVM參數(shù)關(guān)閉偏向鎖：-XX:-UseBiasedLocking=false，那么程序默認會進入輕量級鎖狀態(tài)。

輕量級鎖

JVM通過CAS修改對象頭來獲取鎖，如果CAS修改成功則獲取鎖，如果獲取失敗，則說明有競爭，則通過CAS自旋一段時間來修改對象頭，如果還是獲取失敗，則升級為重量級鎖。如果沒有競爭，輕量級鎖使用CAS操作避免了使用互斥量的開銷，但如果存在鎖競爭，除了互斥量的開銷外，還額外發(fā)生了CAS操作，因此在有競爭的情況下，輕量級鎖會比傳統(tǒng)的重量級鎖更慢。

重量級鎖

重量級鎖通過對象內(nèi)部的監(jiān)視器（monitor）實現(xiàn)，其中monitor的本質(zhì)是依賴于底層操作系統(tǒng)的Mutex Lock實現(xiàn)，操作系統(tǒng)實現(xiàn)線程之間的切換需要從用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的切換，切換成本非常高。

鎖消除：

鎖消除是指虛擬機在即時編譯器在運行時，對于一些在代碼上要求同步，但是被檢測到不可能存在數(shù)據(jù)競爭的鎖進行消除。比如，一個鎖不可能被多個線程訪問到，那么在這個鎖上的同步塊JVM將把鎖消除掉。

鎖粗化

程序中一系列的連續(xù)操作都對同一個對象反復加鎖和解鎖，甚至加鎖操作是出現(xiàn)在循環(huán)體中的，那即使沒有線程競爭，頻繁地進行互斥同步操作也會導致不必要的性能損耗。

for(int i=0; i<1000; i++){synchronized(this){...} }

上面代碼JVM將會優(yōu)化成如下：

synchronized(this){for(int i=0; i<1000; i++){...} }

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的深入理解 Synchronized的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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