Java并发编程—synchronized

news2024/11/8 15:27:20

文章目录

  • synchronized 的底层实现原理
    • 监视器锁
    • 对象的锁的获取过程如下:
      • monitorexit:
  • 加synchronized锁前后对比
  • synchronized的作用
  • synchronized的三种主要用法
  • synchronized为什么是 非公平锁?

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synchronized 的底层实现原理

监视器锁

  • synchronized 同步代码块的语义底层是基于对象内部的监视器锁(monitor),分别是使用 monitorenter 和 monitorexit 指令完成。
  • 其实 wait/notify 也依赖于 monitor 对象,所以其一般要在 synchronized 同步的方法或代码块内使用。
  • monitorenter 指令在编译为字节码后插入到同步代码块的开始位置,monitorexit 指令在编译为字节码后插入到方法结束处和异常处。JVM 要保证每个 monitorenter 必须有对应的moniorexit。
  • monitorenter:每个对象都有一个监视器锁(monitor),当 monitor 被某个线程占用时就会处于锁定状态,线程执行 monitorenter 指令时尝试获得 monitor 的所有权,即尝试获取对象的锁。

对象的锁的获取过程如下:

  1. 如果 monitor 的进入数为0,则该线程进入 monitor,然后将进入数设置为1,该线程即为 monitor 的所有者;
  2. 如果线程已经占有monitor,只是重新进入,则monitor的进入数+1;
  3. 如果其他线程已经占用 monitor,则该线程处于阻塞状态,直至 monitor 的进入数为0,再重新尝试获得 monitor 的所有权。

monitorexit:

monitorexit: 执行 monitorexit 的线程必须是 objectref 所对应的 monitor 的所有者。执行指令时,monitor 的进入数减1,如果减1后进入数为0,则线程退出 monitor,不再是这个 monitor 的所有者,其他被这个 monitor 阻塞的线程可以尝试获取这个 monitor 的所有权。

注:

  • 在多线程并发编程中synchronized一直是元老级角色,很多人都会称呼它为重量级锁
  • 利用synchronized实现同步的基础:Java中的每一个对象都可以作为锁
  • 那个对象调用了加锁的方法,哪个对象就被锁住了
  • 多个线程抢一个锁,谁抢到谁执行

例: 把票数的变量改成静态的,因此票数是相互之间共享的,每一个窗口都创建一个piao对象;这样有n个对象,每一个线程一个对象,互相的对象看不见锁,因此这样相当于不加锁的状态。

加synchronized锁前后对比

  • m1没有加锁的时候,t1,t2在run方法入栈之后,都会拷贝m1进行执行;
  • m1加锁之后,t1,t2进行竞争,若t1竞争成功,则t1可以拷贝m1进行操作,t2不能读取拷贝m1。
    在这里插入图片描述

synchronized的作用

synchronized 是 java 中最常用的保证线程安全的方式,synchronized 的作用主要有三方面:

  1. 确保线程互斥的访问代码块,同一时刻只有一个方法可以进入到临界区
  2. 保证共享变量的修改能及时可见
  3. 有效解决重排序问题

synchronized的三种主要用法

  1. 修饰普通方法,锁的是当前对象实例(this)
  2. 修饰静态方法,锁的是当前 Class 对象(静态方法是属于类,而不是对象)
  3. 修饰代码块,锁的是括号里的对象

synchronized为什么是 非公平锁?

synchronized 的非公平其实在源码中应该有不少地方,因为设计者就没按公平锁来设计,核心有以下几个点:
【1】当持有锁的线程释放锁时,该线程会执行以下两个重要操作:

  • 先将锁的持有者owner属性赋值为null
  • 唤醒等待链表中的一个线程(假定继承者)。

在1和2之间,如果有其他线程刚好在尝试获取锁(例如自旋),则可以马上获取到锁。
【2】当线程尝试获取锁失败,进入阻塞时,放入链表的顺序,和最终被唤醒的顺序是不一致的,也就是说你先进入链表,不代表你就会先被唤醒。

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