线程安全（二）synchronized 的底层实现原理、锁升级、对象的内存结构

news2024/9/23 1:28:41

- 一、基础使用
- - 1.1 不加锁的代码实现
  - 1.2 加锁的代码实现
- 二、实现原理
- - 2.1 synchronized 简介
  - 2.2 对象监控器（Monitor）
  - 2.3 加锁过程
  - - 第一步：判断 Owner 指向
    - 第二步：进入 EntryList 阻塞
    - 第三步：主动进入 WaitSet 等待
- 三、锁升级
- - 3.1 对象的内存结构
  - 3.2 Mark Word 对象头
  - 3.3 Monitor 重量级锁
  - 3.4 轻量级锁
  - - 1）背景：
    - 2）加锁过程：
    - 3）解锁过程：
  - 3.5 偏向锁
  - - 1）背景：
    - 2）加锁过程：
    - 3）轻量级锁 vs 偏向锁
  - 3.6 总结

一、基础使用

假如有这样一个场景：20个用户一起抢10张票。

1.1 不加锁的代码实现

public class TicketDemo {
   

    // 票总数
    private int ticketNum = 10;

    /**
     * 抢票
     */
    public void getTicket() {
   
        if (ticketNum <= 0) {
   
            return;
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 抢到一张票，剩余：" + ticketNum);
        // 非原子性操作
        ticketNum--;
    }

    /**
     * 测试：20个人抢一张票
     */
    public static void main(String[] args) {
   
        TicketDemo ticketDemo = new TicketDemo();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
   
            new Thread(ticketDemo::getTicket).start();
        }
    }
}

执行结果：

可以看到出现了超卖问题，一共10张票，当20个线程一起抢票就出现有11个人抢到了票。这是因为如果两个线程同时通过了 if 校验。

所以我们需要对票数的操作进行加锁，保证同一时间只有一个线程来检查和操作票数扣减。

1.2 加锁的代码实现

public class TicketDemo {
   

    // 锁
    private static Object lock = new Object();

    // 票总数
    private int ticketNum = 10;

    /**
     * 抢票
     */
    public void getTicket() {
   
        synchronized (lock) {
   
            if