Java 中 synchronized 锁的深入理解

作者：做梦都在改BUG

2023-05-29
湖南
本文字数：1481 字
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使用范围

synchronized 使用上用于同步方法或者同步代码块
在锁实现上是基于对象去实现
使用中用于对 static 修饰的便是 class 类锁
使用中用于对非 static 修饰的便是当前对象锁

synchronized 的优化

在 jdk1.6 中对 synchronized 做了相关的优化

锁消除

在 synchronized 修饰的代码块中，要是不涉及操作临界资源的情况，即便你写了 synchronized 修饰，也不会出发锁机制

锁膨胀

在一个循环中频繁的出现锁资源的获取与释放操作，会带来资源的消耗，于是便会将锁的范围扩大到循环的外边，避免频繁的竞争和获取锁资源而导致的资源消耗

  public void method(){        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {            synchronized ("") {                // 业务代码            }        }    }

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锁升级

ReentrantLock 中是基于乐观锁的 CAS 获取线程资源。资源拿不到的情况下才会挂起线程。synchronized 在 jdk1.6 之间完全获取不到锁的情况下立即挂起线程，但是在 1.6 之后进行了锁的升级与优化。

无锁、匿名偏向：当前对象没有作为锁的存在
偏向锁：当前锁资源，只有一个线程频繁的获取和释放锁，那么只有该线程获取锁是判断是否是同一个线程，如果是线程资源拿走。如果线程不是当前自己的线程，则采用基于 CAS 的方式，尝试将偏向锁指向当前线程。如果获取不到则触发锁升级为轻量级锁，也就意味着发生了锁竞争的情况。
轻量级锁：使用自旋锁的方式频繁的采用 CAS 的方式获取锁资源。这里采用的自适应自旋锁（JVM 更具上次的自旋结果来进行判断本次的自旋时间长短）。如果成功获取锁资源，资源取走。如果获取锁资源失败，锁升级。
重量级锁：最为传统的 synchronized 实现方式。拿不到锁资源之间挂起线程，然后进行用户态和内核态的不断切换。。。

synchronized 锁的实现原理

synchronized 锁是基于对象来进行实现的

关于 MarkWord 的内容展开示意图

从图中可以看出通过锁的标志位来进行区分锁的不同状态

synchronized 锁升级的过程演示

使用之前需要导入一个依赖

<dependency>	<groupId>org.openjdk.jol</groupId>	<artifactId>jol-core</artifactId>	<version>0.9</version></dependency>

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锁在默认情况下，开启了偏向锁的延迟

原因是因为在偏向锁升级为轻量级锁的时候会涉及到偏向锁的撤销，需要等到一个安全点（STW），才能完成对偏向锁的撤销，所以在并发的情况下就可以选择不开启偏向锁，或者设置偏向锁延迟开启

在 JVM 启动时会大量加载.class 文件到内存，该操作会涉及 synchronized 使用，为了避免出现偏向锁撤销的操作。在启动初期，有一个延迟 5s 开启偏向锁的操作。

要是正常开启偏向锁，那么就不会出现无锁的状态，而是直接进入匿名偏向锁

变成了偏向锁

/** * @author 舒一笑 * @date 2023/5/28 */public class Test15 {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        Thread.sleep(5000);        Object o = new Object();        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());		//thread 线程偏向锁        Thread thread = new Thread(()->{            synchronized (o){                System.out.println("thread线程 ："+ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());            }        });        thread.start();        // 轻量级锁 -> 重量级锁        synchronized (o){            System.out.println("main线程 :"+ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());        }
    }
}