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的實現(xiàn)原理。

Synchronized

synchronized關(guān)鍵字解決的是多個線程之間訪問資源的同步性，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刻， 被修飾的代碼塊或方法只會有一個線程執(zhí)行，以達到保證并發(fā)安全的效果。

Synchronized的使用方式

主要有3種使用方式:

1.修飾實例方法：作用于當(dāng)前實例加鎖

public synchronized void method(){

        // 代碼

}

2.修飾靜態(tài)方法：作用于當(dāng)前類對象加鎖

public static synchronized void method(){

        // 代碼

 }

3.修飾代碼塊：指定加鎖對象，對給定對象加鎖

synchronized(this){

  //代碼                                  

 }

Synchronized的底層實現(xiàn)

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

1.Java對象頭

在JVM虛擬機中，對象在內(nèi)存中的存儲布局，可以分為三個區(qū)域:

• 對象頭(Header)
• 實例數(shù)據(jù)(Instance Data)
• 對齊填充(Padding)

Java對象頭主要包括兩部分數(shù)據(jù)：

1)類型指針（Klass Pointer）

是對象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例;

2)標記字段(Mark Word)

用于存儲對象自身的運行時數(shù)據(jù)，如哈希碼（HashCode）、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標志、線程持有的鎖、偏向線程 ID、偏向時間戳等等,它是實現(xiàn)輕量級鎖和偏向鎖的關(guān)鍵.

所以，很明顯synchronized使用的鎖對象是存儲在Java對象頭里的標記字段里。

2.Monitor

monitor描述為對象監(jiān)視器,可以類比為一個特殊的房間，這個房間中有一些被保護的數(shù)據(jù)，monitor保證每次只能有一個線程能進入這個房間進行訪問被保護的數(shù)據(jù)，進入房間即為持有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，主要就是通過鎖對象的monitor的取用（monitorenter）與釋放來(monitorexit)實現(xiàn)的。

3.線程狀態(tài)流轉(zhuǎn)在Monitor上體現(xiàn)

當(dāng)多個線程同時請求某個對象監(jiān)視器時，對象監(jiān)視器會設(shè)置幾種狀態(tài)用來區(qū)分請求的線程：

• Contention List：所有請求鎖的線程將被首先放置到該競爭隊列
• 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：任何時刻最多只能有一個線程正在競爭鎖，該線程稱為OnDeck
• Owner：獲得鎖的線程稱為Owner
• !Owner：釋放鎖的線程

下圖反映了個狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系:

Synchronized 的鎖升級

鎖解決了數(shù)據(jù)的安全性，但是同樣帶來了性能的下降，hotspot 虛擬機的作者經(jīng)過調(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爭，而且總是由同一個線程多次獲得。

所以基于這樣一個概率,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的性能開銷，引入了偏向鎖，鎖的狀態(tài)根據(jù)競爭激烈的程度從低到高不斷升級。

1.無鎖

無鎖沒有對資源進行鎖定，所有的線程都能訪問并修改同一個資源，但同時只有一個線程能修改成功。

2.偏向鎖

偏向鎖是JDK6中引入的一項鎖優(yōu)化，大多數(shù)情況下，鎖不僅不存在多線程競爭，而且總是由同一線程多次獲得，為了讓線程獲得鎖的代價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線程所訪問，那么該線程會自動獲取鎖，降低獲取鎖的代價。

3.輕量級鎖

是指當(dāng)鎖是偏向鎖的時候，被另外的線程所訪問，偏向鎖就會升級為輕量級鎖，其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，從而提高性能。

4.重量級鎖

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

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