synchronized 完整复盘，特性 + 用法 + 锁升级全拆解

目录1. synchronized 核心特性1.1 JMM 三大保障原子性、可见性、有序性1.2 可重入性锁1.3 自动释放锁1.4 非公平锁、不可中断2. synchronized 四种使用方式2.1 修饰普通成员方法2.2 修饰同步代码块2.3 修饰 static 静态方法2.4 代码块锁定 Class 对象3. synchronized 底层锁完整机制3.1 锁单向升级流程偏向锁→轻量级锁→重量级锁4. wait/notify 配套使用规范前言synchronized作为 Java 原生关键字是解决多线程并发安全的核心工具。为了系统化吃透该知识点本篇按照特性、使用、底层锁机制三大模块完整复盘。1. synchronized 核心特性1.1 JMM 三大保障原子性、可见性、有序性原子性:字面意思上可以理解为,不可拆分的整体,被synchronized包裹的代码为原子的,同一时间只会被一条线程执行,不会出现多条线程穿插执行;可见性:由CPU引起的内存可见性问题,多线程缓存不一致或者说JMM引起的内存可见性问题;有序性:依靠内存屏障禁止同步代码内部、同步代码与外部代码发生指令重排序保证代码执行顺序和书写顺序一致。 返回目录1.2 可重入性锁synchronized属于可重入锁;可重入锁:简单理解可以理解为~可以被重复上锁的锁;同一个线程可多次获取同一把锁不会出现线程自己阻塞自己的死锁JVM 自动记录锁持有次数每次退出同步块次数减至 0 才真正释放锁。按照正常逻辑来说:第二次进行上锁时,因为前面已经上锁过了,此时应该会进行阻塞等待,而此时就会一直进行阻塞等待,就构成了死锁但是此时并没有构成死锁,原因就是实现synchronized底层逻辑是可以重复进行上锁的;staticObjectlocknewObject();publicstaticvoidfunc(){synchronized(lock){System.out.println(外层代码);synchronized(lock){System.out.println(内层代码);}}}publicstaticvoidmain(String[]args){func();}并没有构成死锁: 返回目录1.3 自动释放锁自动释放锁:字面意思就是会自己释放锁的锁,释放锁时机:synchronized对应花括号相较于ReentrantLock这把锁来说,synchronized不需要手动unlock来释放锁,二者都有相应的好处与劣势; 返回目录1.4 非公平锁、不可中断synchronized是一把非公平锁,而ReentrantLock既可以是公平锁也可以是非公平锁;公平锁:我们可以认为是讲究先来后到的原则;非公平锁:可以理解为各凭本事抢synchronized的不可中断:线程因争抢 synchronized 锁阻塞时无法被interrupt()中断只能等待拿到锁或拿到锁后才能响应中断标记。 返回目录2. synchronized 四种使用方式2.1 修饰普通成员方法锁住调用该方法的对象,多个线程访问不同对象,不会互斥;当不同线程只访问同一个对象时才会执行串行;publicsynchronizedvoidtest(){// 临界区代码} 返回目录2.2 修饰同步代码块手动创建一个任意类型的对象作为锁,可以指定上锁的范围,不需要锁整一个范围;ObjectlocknewObject();publicvoidrun(){synchronized(lock){// 仅此处代码加锁}} 返回目录2.3 修饰 static 静态方法静态方法属于非实例方法,上锁方式为:类名.class,所有类对象公用同一把锁,无论哪一个实例调用,都只会执行串行化;publicstaticsynchronizedvoidTest(){// 临界区} 返回目录2.4 代码块锁定 Class 对象和静态方法锁效果完全一致全局所有实例共享同一把类锁。synchronized(Test.class){// 全局互斥}实例锁this / 普通代码块对象隔离不同对象互不阻塞,共用不同对象的锁;类锁static/class全局隔离所有对象互斥,也就是公用同一把锁; 返回目录3 synchronized 底层锁完整机制Java 中所有对象在堆中包含对象头其中Mark Word存储锁标记、线程 ID、锁重入次数、GC 分代年龄等信息。synchronized 的本质是修改 Mark Word 的标记位实现锁Monitor 监视器依附于对象头。 返回目录3.1 锁单向升级流程偏向锁→轻量级锁→重量级锁注意:锁只能升级、不能降级偏向锁:简单来理解就是假上锁,编译器的优化机制,上锁解锁也会频繁消耗系统资源,此时编译器优化就不会让锁真正加上;我们也可以用日常生活中的例子来说明:例如:小美是一个女海王,正在和其中一个舔狗搞暧昧,但是迟迟不确定关系,此时有另一个妹子小猪来接近那一个舔狗,此时女海王就急眼了,我可以不要但是你不能抢,女海王就提前和舔狗表白在一起,此时在搞暧昧期间就是偏向锁,急眼了在一起之后就自动升级为自旋锁轻量级-重量级锁转化条件:其一:并发线程数多多个线程同时抢锁自旋大量失败其二:线程自旋循环次数达到 JVM 最大值空耗 CPU。此时轻量级升级为重量级锁争抢失败的线程进入内核阻塞队列阻塞等待并让出 CPU。 返回目录4. wait/notify 配套使用规范注意:必须写在 synchronized 同步代码块 / 同步方法内,wait()、notify()、notifyAll() 只能由锁对象调用。调用wait方法时,会释放当前持有的锁,没有锁则会抛出IllegalMonitorStateException异常(非法监视器异常)使用要求锁对象是谁就用谁来调用 wait/notify。例synchronized(lock) 必须写lock.wait()不能用 this 随意调用。等待和唤醒必须使用同一个锁对象例如:A 线程用 lock.wait () 休眠B 线程必须用 lock.notify () 唤醒锁不一致无法唤醒逻辑就会失效。尽量使用while来判断为什么要使用while来判断而不是if?~如果在判断队列是否为null的情况下,只使用if来进行判断是否为null的情况下,如果下一次还是null呢?如果此时进行peek或者poll操作都会抛出异常,此时就会出现虚假唤醒的情况 返回目录