synchronized同步锁

synchronized可以锁住一个非null的对象作为锁,属于独占式的悲观锁,同时属于可重入锁

作用范围

  1. 方法,锁住对象的实例
  2. 静态方法,锁住Class的实例,有因为Class的相关数据存储在永久代PermGen,jdk1.8后为元空间,永久代是全局共享的,因此静态方法锁相当于类的全局锁,会锁住调用该方法的线程
  3. 对象实例的时候,锁住的是所有以该对象为锁的代码块,他有几个队列,当线程一起访问某个对象监视器的时候,对象监视器会将这些线程存储在不同的容器中

核心组件

  1. Wait Set:哪些调用wait方法被阻塞的线程被放置在这里
  2. Contention List:竞争队列,所有请求锁的线程首先被放在这个竞争队列中
  3. Entry List:Contention List中那些有资格成为候选资源的线程被移动到Entry List中
  4. OnDeck:任意时刻,最多只有一个线程正在竞争锁资源,OnDeck
  5. Owner:当前已经获取到锁资源的线程
  6. !Owner:当前释放锁的线程

实现:

  1. JVM 每次从队列的尾部取出一个数据用于锁竞争候选者(OnDeck),但是并发情况下,
    ContentionList 会被大量的并发线程进行 CAS 访问,为了降低对尾部元素的竞争,JVM 会将
    一部分线程移动到 EntryList 中作为候选竞争线程。

  2. Owner 线程会在 unlock 时,将 ContentionList 中的部分线程迁移到 EntryList 中,并指定
    EntryList 中的某个线程为 OnDeck 线程(一般是最先进去的那个线程)。

  3. Owner 线程并不直接把锁传递给 OnDeck 线程,而是把锁竞争的权利交给 OnDeck,
    OnDeck 需要重新竞争锁。这样虽然牺牲了一些公平性,但是能极大的提升系统的吞吐量,在
    JVM 中,也把这种选择行为称之为“竞争切换”。

  4. OnDeck 线程获取到锁资源后会变为 Owner 线程,而没有得到锁资源的仍然停留在 EntryList
    中。如果 Owner 线程被 wait 方法阻塞,则转移到 WaitSet 队列中,直到某个时刻通过 notify
    或者 notifyAll 唤醒,会重新进去 EntryList 中。

  5. 处于 ContentionList、EntryList、WaitSet 中的线程都处于阻塞状态,该阻塞是由操作系统
    来完成的(Linux 内核下采用 pthread_mutex_lock 内核函数实现的)。
    6.Synchronized 是非公平锁。 Synchronized 在线程进入 ContentionList 时,等待的线程会先
    尝试自旋获取锁,如果获取不到就进入 ContentionList,这明显对于已经进入队列的线程是
    不公平的,还有一个不公平的事情就是自旋获取锁的线程还可能直接抢占 OnDeck 线程的锁
    资源。
    参考:https://blog.csdn.net/zqz_zqz/article/details/70233767

  6. 每个对象都有个 monitor 对象,加锁就是在竞争 monitor 对象,代码块加锁是在前后分别加
    上 monitorenter 和 monitorexit 指令来实现的,方法加锁是通过一个标记位来判断的

  7. synchronized 是一个重量级操作,需要调用操作系统相关接口,性能是低效的,有可能给线
    程加锁消耗的时间比有用操作消耗的时间更多。

  8. Java1.6,synchronized 进行了很多的优化,有适应自旋、锁消除、锁粗化、轻量级锁及偏向
    锁等,效率有了本质上的提高。在之后推出的 Java1.7 与 1.8 中,均对该关键字的实现机理做
    了优化。引入了偏向锁和轻量级锁。都是在对象头中有标记位,不需要经过操作系统加锁。

  9. 锁可以从偏向锁升级到轻量级锁,再升级到重量级锁。这种升级过程叫做锁膨胀;

  10. JDK 1.6 中默认是开启偏向锁和轻量级锁,可以通过-XX:-UseBiasedLocking 来禁用偏向锁。

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