一、基本特點

1. 開始時是樂觀鎖, 如果鎖沖突頻繁, 就轉(zhuǎn)換為悲觀鎖.

2. 開始是輕量級鎖實現(xiàn), 如果鎖被持有的時間較長, 就轉(zhuǎn)換成重量級鎖.

3. 實現(xiàn)輕量級鎖的時候大概率用到的自旋鎖策略

4. 是一種不公平鎖

5. 是一種可重入鎖

6. 不是讀寫鎖

二、加鎖工作過程

JVM 將 synchronized 鎖分為 無鎖、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖狀態(tài)。會根據(jù)情況，進行依次升級。

偏向鎖

假設(shè)男主是一個鎖, 女主是一個線程. 如果只有這一個線程來使用這個鎖, 那么男主女主即使不領(lǐng)證 結(jié)婚(避免了高成本操作), 也可以一直幸福的生活下去. 但是女配出現(xiàn)了, 也嘗試競爭男主, 此時不管領(lǐng)證結(jié)婚這個操作成本多高, 女主也勢必要把這個動作 完成了, 讓女配死心

偏向鎖不是真的 "加鎖", 只是給對象頭中做一個 "偏向鎖的標(biāo)記", 記錄這個鎖屬于哪個線程. 如果后續(xù)沒有其他線程來競爭該鎖, 那么就不用進行其他同步操作了(避免了加鎖解鎖的開銷) 如果后續(xù)有其他線程來競爭該鎖(剛才已經(jīng)在鎖對象中記錄了當(dāng)前鎖屬于哪個線程了, 很容易識別 當(dāng)前申請鎖的線程是不是之前記錄的線程), 那就取消原來的偏向鎖狀態(tài), 進入一般的輕量級鎖狀態(tài)

偏向鎖本質(zhì)上相當(dāng)于 "延遲加鎖" . 能不加鎖就不加鎖, 盡量來避免不必要的加鎖開銷. 但是該做的標(biāo)記還是得做的, 否則無法區(qū)分何時需要真正加鎖

偏向鎖不是真的加鎖, 而只是在鎖的對象頭中記錄一個標(biāo)記(記錄該鎖所屬的線程). 如果沒有其他線 程參與競爭鎖, 那么就不會真正執(zhí)行加鎖操作, 從而降低程序開銷. 一旦真的涉及到其他的線程競 爭, 再取消偏向鎖狀態(tài), 進入輕量級鎖狀態(tài)

輕量級鎖

隨著其他線程進入競爭, 偏向鎖狀態(tài)被消除, 進入輕量級鎖狀態(tài)(自適應(yīng)的自旋鎖). 此處的輕量級鎖就是通過 CAS 來實現(xiàn).

通過 CAS 檢查并更新一塊內(nèi)存 (比如 null => 該線程引用)

如果更新成功, 則認為加鎖成功

如果更新失敗, 則認為鎖被占用, 繼續(xù)自旋式的等待(并不放棄 CPU).

自旋操作是一直讓 CPU 空轉(zhuǎn), 比較浪費 CPU 資源. 因此此處的自旋不會一直持續(xù)進行, 而是達到一定的時間/重試次數(shù), 就不再自旋了. 也就是所謂的 "自適應(yīng)"

重量級鎖

如果競爭進一步激烈, 自旋不能快速獲取到鎖狀態(tài), 就會膨脹為重量級鎖 此處的重量級鎖就是指用到內(nèi)核提供的 mutex .

執(zhí)行加鎖操作, 先進入內(nèi)核態(tài).

在內(nèi)核態(tài)判定當(dāng)前鎖是否已經(jīng)被占用

如果該鎖沒有占用, 則加鎖成功, 并切換回用戶態(tài).

如果該鎖被占用, 則加鎖失敗. 此時線程進入鎖的等待隊列, 掛起. 等待被操作系統(tǒng)喚醒.

經(jīng)歷了一系列的滄海桑田, 這個鎖被其他線程釋放了, 操作系統(tǒng)也想起了這個掛起的線程, 于是喚醒 這個線程, 嘗試重新獲取鎖

三、其他的優(yōu)化操作

鎖消除

編譯器+JVM 判斷鎖是否可消除. 如果可以, 就直接消除

有些應(yīng)用程序的代碼中, 用到了 synchronized, 但其實沒有在多線程環(huán)境下. (例如 StringBuffer)

StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("a");
sb.append("b");
sb.append("c");
sb.append("d");

此時每個 append 的調(diào)用都會涉及加鎖和解鎖. 但如果只是在單線程中執(zhí)行這個代碼, 那么這些加 鎖解鎖操作是沒有必要的, 白白浪費了一些資源開銷.

鎖粗化

一段邏輯中如果出現(xiàn)多次加鎖解鎖, 編譯器 + JVM 會自動進行鎖的粗化.

領(lǐng)導(dǎo), 給下屬交代工作任務(wù)

方式一:

打電話, 交代任務(wù)1, 掛電話.

打電話, 交代任務(wù)2, 掛電話.

打電話, 交代任務(wù)3, 掛電話

方式二:

打電話, 交代任務(wù)1, 任務(wù)2, 任務(wù)3, 掛電話

四、Callable 接口

Callable 是什么

Callable 是一個 interface . 相當(dāng)于把線程封裝了一個 "返回值". 方便程序猿借助多線程的方式計算 結(jié)果.

Callable 和 Runnable 相對, 都是描述一個 "任務(wù)". Callable 描述的是帶有返回值的任務(wù), Runnable 描述的是不帶返回值的任務(wù).Callable 通常需要搭配 FutureTask 來使用. FutureTask 用來保存 Callable 的返回結(jié)果. 因為 Callable 往往是在另一個線程中執(zhí)行的, 啥時候執(zhí)行完并不確定. FutureTask 就可以負責(zé)這個等待結(jié)果出來的工作.

代碼示例: 創(chuàng)建線程計算 1 + 2 + 3 + ... + 1000, 不使用 Callable 版本

public class Text {
 
    static class Result{
        public int sum = 0;
        public Object locker = new Object();
    }
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Result result = new Result();
 
        Thread t = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                int sum = 0;
                for (int i = 0; i <=10000; i++){
                    sum += i;
                }
                result.sum = sum;
 
                synchronized (result.locker){
                    result.locker.notify();
                }
            }
        };
        t.start();
        synchronized (result.locker){
            while (result.sum == 0){
                result.locker.wait();
            }
        }
        System.out.println(result.sum);
    }
}

代碼示例: 創(chuàng)建線程計算 1 + 2 + 3 + ... + 1000, 使用 Callable 版本

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
 
public class Text1 {
 
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                int sum = 0;
                for (int i = 0; i <=1000; i++){
                    sum += i;
                }
                return sum;
            }
        };
        //由于Thread不能直接傳一個callable實例，就需要一個輔助類來包裝
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
        Thread t = new Thread(futureTask);
        t.start();
        //嘗試在主線程獲取結(jié)果
        //如果FutureTask中的結(jié)果還沒生成。此時就會阻塞等待
        //一直等到最終的線程把這個結(jié)果算出來，get返回
        Integer result = futureTask.get();
        System.out.println(result);
    }
}

到此這篇關(guān)于Java 深入淺出分析Synchronized原理與Callable接口的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java Synchronized 內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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