談到多線程就不得不談到Synchronized，重要性不言而喻，今天主要談?wù)凷ynchronized的實(shí)現(xiàn)原理。

Synchronized

synchronized關(guān)鍵字解決的是多個(gè)線程之間訪問(wèn)資源的同步性，synchronized 翻譯為中文的意思是同步，也稱之為”同步鎖“。

synchronized的作用是保證在同一時(shí)刻， 被修飾的代碼塊或方法只會(huì)有一個(gè)線程執(zhí)行，以達(dá)到保證并發(fā)安全的效果。

Synchronized的使用方式

主要有3種使用方式:

1.修飾實(shí)例方法：作用于當(dāng)前實(shí)例加鎖

public synchronized void method(){

        // 代碼

}

2.修飾靜態(tài)方法：作用于當(dāng)前類對(duì)象加鎖

public static synchronized void method(){

        // 代碼

 }

3.修飾代碼塊：指定加鎖對(duì)象，對(duì)給定對(duì)象加鎖

synchronized(this){

  //代碼                                  

 }

Synchronized的底層實(shí)現(xiàn)

synchronized的底層實(shí)現(xiàn)是完全依賴JVM虛擬機(jī)的,所以談synchronized的底層實(shí)現(xiàn)，就不得不談數(shù)據(jù)在JVM內(nèi)存的存儲(chǔ)：Java對(duì)象頭，以及Monitor對(duì)象監(jiān)視器。

1.Java對(duì)象頭

在JVM虛擬機(jī)中，對(duì)象在內(nèi)存中的存儲(chǔ)布局，可以分為三個(gè)區(qū)域:

• 對(duì)象頭(Header)
• 實(shí)例數(shù)據(jù)(Instance Data)
• 對(duì)齊填充(Padding)

Java對(duì)象頭主要包括兩部分?jǐn)?shù)據(jù)：

1)類型指針（Klass Pointer）

是對(duì)象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過(guò)這個(gè)指針來(lái)確定這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例;

2)標(biāo)記字段(Mark Word)

用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，如哈希碼（HashCode）、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線程持有的鎖、偏向線程 ID、偏向時(shí)間戳等等,它是實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)鎖和偏向鎖的關(guān)鍵.

所以，很明顯synchronized使用的鎖對(duì)象是存儲(chǔ)在Java對(duì)象頭里的標(biāo)記字段里。

2.Monitor

monitor描述為對(duì)象監(jiān)視器,可以類比為一個(gè)特殊的房間，這個(gè)房間中有一些被保護(hù)的數(shù)據(jù)，monitor保證每次只能有一個(gè)線程能進(jìn)入這個(gè)房間進(jìn)行訪問(wèn)被保護(hù)的數(shù)據(jù)，進(jìn)入房間即為持有monitor，退出房間即為釋放monitor。

上圖是syncrhoized同步代碼塊反編譯截圖，可以很清楚的看見(jiàn)，主要就是通過(guò)鎖對(duì)象的monitor的取用（monitorenter）與釋放來(lái)(monitorexit)實(shí)現(xiàn)的。

3.線程狀態(tài)流轉(zhuǎn)在Monitor上體現(xiàn)

當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)請(qǐng)求某個(gè)對(duì)象監(jiān)視器時(shí)，對(duì)象監(jiān)視器會(huì)設(shè)置幾種狀態(tài)用來(lái)區(qū)分請(qǐng)求的線程：

• Contention List：所有請(qǐng)求鎖的線程將被首先放置到該競(jìng)爭(zhēng)隊(duì)列
• Entry List：Contention List中那些有資格成為候選人的線程被移到Entry List
• Wait Set：那些調(diào)用wait方法被阻塞的線程被放置到Wait Set
• OnDeck：任何時(shí)刻最多只能有一個(gè)線程正在競(jìng)爭(zhēng)鎖，該線程稱為OnDeck
• Owner：獲得鎖的線程稱為Owner
• !Owner：釋放鎖的線程

下圖反映了個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系:

Synchronized 的鎖升級(jí)

鎖解決了數(shù)據(jù)的安全性，但是同樣帶來(lái)了性能的下降，hotspot 虛擬機(jī)的作者經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分情況下，加鎖的代碼不僅僅不存在多線程競(jìng)爭(zhēng)，而且總是由同一個(gè)線程多次獲得。

所以基于這樣一個(gè)概率,synchronized 在JDK1.6 之后做了一些優(yōu)化，為了減少獲得鎖和釋放鎖來(lái)的性能開(kāi)銷，引入了偏向鎖，鎖的狀態(tài)根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)激烈的程度從低到高不斷升級(jí)。

1.無(wú)鎖

無(wú)鎖沒(méi)有對(duì)資源進(jìn)行鎖定，所有的線程都能訪問(wèn)并修改同一個(gè)資源，但同時(shí)只有一個(gè)線程能修改成功。

2.偏向鎖

偏向鎖是JDK6中引入的一項(xiàng)鎖優(yōu)化，大多數(shù)情況下，鎖不僅不存在多線程競(jìng)爭(zhēng)，而且總是由同一線程多次獲得，為了讓線程獲得鎖的代價(jià)更低而引入了偏向鎖。

偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個(gè)線程所訪問(wèn)，那么該線程會(huì)自動(dòng)獲取鎖，降低獲取鎖的代價(jià)。

3.輕量級(jí)鎖

是指當(dāng)鎖是偏向鎖的時(shí)候，被另外的線程所訪問(wèn)，偏向鎖就會(huì)升級(jí)為輕量級(jí)鎖，其他線程會(huì)通過(guò)自旋的形式嘗試獲取鎖，不會(huì)阻塞，從而提高性能。

4.重量級(jí)鎖

指的是原始的Synchronized的實(shí)現(xiàn)，重量級(jí)鎖的特點(diǎn)：其他線程試圖獲取鎖時(shí)，都會(huì)被阻塞，只有持有鎖的線程釋放鎖之后才會(huì)喚醒這些線程。

到此這篇關(guān)于詳解Java Synchronized的實(shí)現(xiàn)原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java Synchronized內(nèi)容請(qǐng)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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