快捷導(dǎo)航

Java的synchronized關(guān)鍵字深入解析

更新時(shí)間：2023年12月07日 10:07:16 作者：外星喵

這篇文章主要介紹了Java的synchronized關(guān)鍵字深入解析,在并發(fā)編程中,多線(xiàn)程同時(shí)并發(fā)訪問(wèn)的資源叫做臨界資源,當(dāng)多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)訪問(wèn)對(duì)象并要求操作相同資源時(shí),分割了原子操作就有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不一致或數(shù)據(jù)不完整的情況,需要的朋友可以參考下

概念

在并發(fā)編程中，多線(xiàn)程同時(shí)并發(fā)訪問(wèn)的資源叫做臨界資源，當(dāng)多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)訪問(wèn)對(duì)象并要求操作相同資源時(shí)，分割了原子操作就有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不一致或數(shù)據(jù)不完整的情況，為避免這種情況的發(fā)生，我們會(huì)采取同步機(jī)制，以確保在某一時(shí)刻，方法內(nèi)只允許有一個(gè)線(xiàn)程。

sychronized 用于修飾代碼塊、類(lèi)的實(shí)例方法 & 靜態(tài)方法

是利用鎖的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的。

鎖機(jī)制有如下兩種特性：

**互斥性：**即在同一時(shí)間只允許一個(gè)線(xiàn)程持有某個(gè)對(duì)象鎖，通過(guò)這種特性來(lái)實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程中的協(xié)調(diào)機(jī)制，這樣在同一時(shí)間只有一個(gè)線(xiàn)程對(duì)需同步的代碼塊(復(fù)合操作)進(jìn)行訪問(wèn)?；コ庑晕覀円餐Q(chēng)為操作的原子性。

**可見(jiàn)性：**必須確保在鎖被釋放之前，對(duì)共享變量所做的修改，對(duì)于隨后獲得該鎖的另一個(gè)線(xiàn)程是可見(jiàn)的（即在獲得鎖時(shí)應(yīng)獲得最新共享變量的值），否則另一個(gè)線(xiàn)程可能是在本地緩存的某個(gè)副本上繼續(xù)操作從而引起不一致。

synchronized的用法

在這里插入圖片描述

代碼如下：

/**
* 對(duì)象鎖
*/
public class Test{ 
    // 對(duì)象鎖：形式1(方法鎖) 
    public synchronized void Method1(){ 
        System.out.println("我是對(duì)象鎖也是方法鎖"); 
        try{ 
            Thread.sleep(500); 
        } catch (InterruptedException e){ 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
    // 對(duì)象鎖：形式2（代碼塊形式） 
    public void Method2(){ 
        synchronized (this){ 
            System.out.println("我是對(duì)象鎖"); 
            try{ 
                Thread.sleep(500); 
            } catch (InterruptedException e){ 
                e.printStackTrace(); 
            } 
        } 
    } 
/**
 * 方法鎖（即對(duì)象鎖中的形式1）
 */
    public synchronized void Method1(){ 
        System.out.println("我是對(duì)象鎖也是方法鎖"); 
        try{ 
            Thread.sleep(500); 
        } catch (InterruptedException e){ 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
/**
 * 類(lèi)鎖
 */
　　 // 類(lèi)鎖：形式1 ：鎖靜態(tài)方法
    public static synchronized void Method1(){ 
        System.out.println("鎖靜態(tài)方法"); 
        try{ 
            Thread.sleep(500); 
        } catch (InterruptedException e){ 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
    // 類(lèi)鎖：形式2 ：鎖靜態(tài)代碼塊
    public void Method2(){ 
        synchronized (Test.class){ 
            System.out.println("鎖靜態(tài)代碼塊"); 
            try{ 
                Thread.sleep(500); 
            } catch (InterruptedException e){ 
                e.printStackTrace(); 
            } 
        } 
    } 
}

使用synchronized注意的問(wèn)題

與moniter關(guān)聯(lián)的對(duì)象不能為空
盡量減小synchronized作用域范圍
不能使用不同的monitor鎖相同的方法
防止多個(gè)鎖的交叉導(dǎo)致死鎖

synchronized原理

采用 synchronized 修飾符實(shí)現(xiàn)的同步機(jī)制叫做互斥鎖機(jī)制，它所獲得的鎖叫做互斥鎖。每個(gè)對(duì)象都有一個(gè) monitor (鎖標(biāo)記)，當(dāng)線(xiàn)程擁有這個(gè)鎖標(biāo)記時(shí)才能訪問(wèn)這個(gè)資源，沒(méi)有鎖標(biāo)記便進(jìn)入鎖池。任何一個(gè)對(duì)象系統(tǒng)都會(huì)為其創(chuàng)建一個(gè)互斥鎖，這個(gè)鎖是為了分配給線(xiàn)程的，防止打斷原子操作。每個(gè)對(duì)象的鎖只能分配給一個(gè)線(xiàn)程，因此叫做互斥鎖。

在 Java 中，每個(gè)對(duì)象有一把鎖，叫對(duì)象鎖，針對(duì)每個(gè)類(lèi)也有一個(gè)鎖，可以稱(chēng)為“類(lèi)鎖”，類(lèi)鎖實(shí)際上是通過(guò)對(duì)象鎖實(shí)現(xiàn)的，即類(lèi)的 Class 對(duì)象鎖。每個(gè)類(lèi)只有一個(gè) Class 對(duì)象，所以每個(gè)類(lèi)只有一個(gè)類(lèi)鎖。

底層依賴(lài)于 JVM ，通過(guò)一個(gè)監(jiān)視器對(duì)象monitor完成， wait、notify 等方法也依賴(lài)于 monitor 對(duì)象監(jiān)視器鎖（monitor的本質(zhì) 依賴(lài)于底層操作系統(tǒng)的互斥鎖Mutex Lock實(shí)現(xiàn)）

在 Java 中，每個(gè)對(duì)象都會(huì)有一個(gè) monitor 對(duì)象，監(jiān)視器。

某一線(xiàn)程占有這個(gè)對(duì)象的時(shí)候，先monitor 的計(jì)數(shù)器是不是0，如果是0還沒(méi)有線(xiàn)程占有，這個(gè)時(shí)候線(xiàn)程占有這個(gè)對(duì)象，并且對(duì)這個(gè)對(duì)象的monitor+1；如果不為0，表示這個(gè)線(xiàn)程已經(jīng)被其他線(xiàn)程占有，這個(gè)線(xiàn)程等待。當(dāng)線(xiàn)程釋放占有權(quán)的時(shí)候，monitor-1；
同一線(xiàn)程可以對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行多次加鎖，+1，+1，重入性

在這里插入圖片描述

我們先看一段簡(jiǎn)單的代碼：

public class TestSynchronized {
    private int count;
    @Test
    public void test() throws InterruptedException {
        synchronized (this){
            count++;
        }
    }
}

現(xiàn)在我們反編譯一下：

在這里插入圖片描述

通過(guò)反編譯后的代碼我們可以知道synchronized修飾的代碼塊的加鎖其實(shí)是通過(guò)monitorenter和monitorExit匯編指令配合使用的。在執(zhí)行 count++ 指令之前，編譯器加了一條 monitorenter 指令，count++ 指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)又加了一條 monitorexit 指令。準(zhǔn)確意義上來(lái)說(shuō)，這就是兩條加鎖的釋放鎖的指令。

除此之外，我們的 synchronized 方法在反編譯后并沒(méi)有這兩條指令，但是編譯器卻在方法表的 flags 屬性中設(shè)置了一個(gè)標(biāo)志位 ACC_SYNCHRONIZED。這樣，每個(gè)線(xiàn)程在調(diào)用該方法之前都會(huì)檢查這個(gè)狀態(tài)位是否為 1，如果狀態(tài)為 1 說(shuō)明這是一個(gè)同步方法，需要首先執(zhí)行 monitorenter 指令去嘗試獲取當(dāng)前實(shí)例對(duì)象的內(nèi)置鎖，并在方法執(zhí)行結(jié)束執(zhí)行 monitorexit 指令去釋放鎖。