1、synchronized 禁止指令重排分析
我们先看如下代码:
class MonitorExample {
int a = 0;
public synchronized void writer() { //1
a++; //2
} //3
public synchronized void reader() { //4
int i = a; //5
//……
} //6
}
假设线程 A 执行 writer()方法,随后线程 B 执行 reader()方法。根据 happens before 规则,这个过程包含的 happens before 关系可以分为两类:
- 根据程序次序规则,1 happens before 2, 2 happens before 3; 4 happens before 5, 5 happens before 6。
- 根据监视器锁规则,3 happens before 4。
- 根据 happens before 的传递性,2 happens before 5。
上述 happens before 关系的图形化表现形式如下:
在上图中,每一个箭头链接的两个节点,代表了一个 happens before 关系。黑色箭头表示程序顺序规则;橙色箭头表示监视器锁规则;蓝色箭头表示组合这些规则后提供的 happens before 保证。
上图表示在线程 A 释放了锁之后,随后线程 B 获取同一个锁。在上图中,2 happens before 5。因此,线程 A 在释放锁之前所有可见的共享变量,在线程 B 获取同一个锁之后,将立刻变得对 B 线程可见。
2、synchronized 的可重入性
从互斥锁的设计上来说,当一个线程试图操作一个由其他线程持有的对象锁的临界资源时,将会处于阻塞状态,但当一个线程再次请求自己持有对象锁的临界资源时,这种情况属于重入锁,请求将会成功。
synchronized 就是可重入锁,因此一个线程调用 synchronized 方法的同时,在其方法体内部调用该对象另一个 synchronized 方法是允许的,如下:
public class AccountingSync implements Runnable{
static AccountingSync instance=new AccountingSync();
static int i=0;
static int j=0;
@Override
public void run() {
for(int j=0;j<1000000;j++){
//this,当前实例对象锁
synchronized(this){
i++;
increase();//synchronized的可重入性
}
}
}
public synchronized void increase(){
j++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1=new Thread(instance);
Thread t2=new Thread(instance);
t1.start();t2.start();
t1.join();t2.join();
System.out.println(i);
}
}
当前实例对象锁后进入 synchronized 代码块执行同步代码,并在代码块中调用了当前实例对象的另外一个 synchronized 方法,再次请求当前实例锁时,将被允许。需要特别注意另外一种情况,当子类继承父类时,子类也是可以通过可重入锁调用父类的同步方法。注意由于 synchronized 是基于 monitor 实现的,因此每次重入,monitor 中的计数器仍会加 1
3、synchronized怎么保证可见性?
- 线程加锁前,将清空工作内存中共享变量的值,从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值。
- 线程加锁后,其它线程无法获取主内存中的共享变量。
- 线程解锁前,必须把共享变量的最新值刷新到主内存中。
4、synchronized怎么保证有序性?
synchronized同步的代码块,具有排他性,一次只能被一个线程拥有,所以synchronized保证同一时刻,代码是单线程执行的。
因为as-if-serial语义的存在,单线程的程序能保证最终结果是有序的,但是不保证不会指令重排。
所以synchronized保证的有序是执行结果的有序性,而不是防止指令重排的有序性。
5、synchronized怎么实现可重入的呢?
synchronized 是可重入锁,也就是说,允许一个线程二次请求自己持有对象锁的临界资源,这种情况称为可重入锁。
synchronized 锁对象的时候有个计数器,他会记录下线程获取锁的次数,在执行完对应的代码块之后,计数器就会-1,直到计数器清零,就释放锁了。
之所以,是可重入的。是因为 synchronized 锁对象有个计数器,会随着线程获取锁后 +1 计数,当线程执行完毕后 -1,直到清零释放锁。