Java并发编程原理与实战九：synchronized的原理与使用

一、理论层面

内置锁与互斥锁

修饰普通方法、修饰静态方法、修饰代码块

package com.roocon.thread.t3;

public class Sequence {
    private static int value;

    // synchronized放在普通方法上，内置锁就是当前方法的实例
    public synchronized int getNext(){
        return value++;
    }

    // synchronized修饰静态方法，内置锁就是当前的Class字节码对象Sequence.class
    public static synchronized int getPrevious(){
        return value--;
    }

    public int xx(){
        // synchronized修饰静态代码块，则锁的是任意一个对象
        /*
        synchronized (this){ }
        synchronized (Integer.valueOf(value)) { }
        synchronized (Sequence.class) { }
         */
        synchronized (Sequence.class) {
            if (value > 0) {
                return value;
            }else {
                return -1;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Sequence sequence = new Sequence();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
               while (true){
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+sequence.getNext());
                   try {
                       Thread.sleep(100);
                   } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
               }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+sequence.getNext());
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+sequence.getNext());
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
    }
}

二、JVM层面

查看xx方法同步代码块字节码：

查看同步方法字节码：

任何对象都可以作为锁，那么锁信息又存在对象的什么地方呢？

存在对象头中。

对象头中的信息：

　　Mark Word

　　Class Metadata Address 类的类型地址

　　Array Length

1.偏向锁：

每次获得锁和释放锁会浪费资源（消耗时间），很多情况下，竞争锁不是由多个线程，而是由一个线程在使用。线程在获取锁时，会依据对象头Mark word信息进行判断执行。

对象头Mark word中会保存如下信息：

　　线程id

　　Epoch

　　对象的分代年龄信息

　　是否是偏向锁

　　锁标志位

偏向锁在获取锁之后，如果没有竞争，也就是一直是这个线程在获取锁，那么当这个线程第二次再来进入该方法时，不需要再去获取锁了，也不需要释放锁，这样，就节省了大量的获取锁释放锁的资源。那么，什么时候会释放锁呢？只有当存在竞争时，才会去释放锁。

偏向锁适用于什么场景？

只有一个线程在访问同步代码块的场景。

2.轻量级锁：可以同时让多个线程进入同步代码块。自旋锁就是轻量级锁。

轻量级锁是如何加锁的？

在线程执行同步代码块之前，jvm会先在当前线程的栈帧中创建用于存储锁记录的存储空间。

（栈帧是什么？虚拟机栈中存储的是一个一个的栈帧，栈帧中存储了方法的执行信息，每个方法都会伴随着栈帧的进栈和出栈）

然后呢，并将对象头中的mark word复制到锁记录中。然后呢，开始竞争锁就可以了。竞争成功之后，markword就改变了，会将锁标志位改成轻量级锁。接着，开始执行同步体。

另外一个线程也想获得该锁。同样，它也将对象头中的mark word复制到锁记录中，它发现已经被其他线程获得了锁，所以它修改不成功。于是，它就不停的去修改，不停的失败，直到第一个线程把这个锁释放了，它就可以修改成功了。刚才这一个过程，就是所谓的自旋锁。

3.重量级锁

什么是重量级锁？就是，这个线程获得锁进入之后，其他线程必须在外面等待。synchronized就是重量级锁。

三、总结

上面只是对synchronized 如何实现同步功能的一个视频学习总结，更加细节的深入原理可以参考下面两篇文章：

synchronized的实现原理

深入理解Java并发之synchronized实现原理

参考资料：

《java并发编程与实战》龙果学院