Java并发编程——synchronized详解

synchronized 简介

在并发编程中，当多个线程竞争共享资源时，为了实现对共享资源的访问互斥，通常使用 synchronized 关键字进行加锁，在 Java 中，每一个对象都可以作为锁

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synchronized 的三种使用方式

修饰代码块

static int count = 0;
static Object lock = new Object();
 
synchronized (lock) {
	count++;
}
 
synchronized (lock) {
	count--;
}

创建 Object 对象 lock 作为锁，对于 count 的自增自减操作，都使用 synchronized 对代码块加锁，当一个线程对 count 进行自增或自减操作时，另外的线程由于获取不到 lock 锁而被阻塞，直到执行完毕，释放锁后，另外的线程才有机会获取锁，保证了临界区内代码的原子性

修饰普通方法

使用 synchronized 修饰普通方法

public class SynchronizedTest {
	public synchronized void test() {

	}
}

等价于

public class SynchronizedTest {
	public void test() {
		synchronized (this) {

		}
	}
}

此时锁是当前调用方法的对象

修饰静态方法

使用 synchronized 修饰静态方法 

public class SynchronizedTest {
	public synchronized static void test() {

	}
}

等价于

public class SynchronizedTest {
	public static void test() {
		synchronized (SynchronizedTest.class) {

		}
	}
}

此时锁是当前类的 class 对象

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底层原理详解

Java 对象头

Java 的对象头由 Mark Word 、Klass Pointer 、Array Length（若为数组对象）组成

Mark Word ：保存了对象和锁的信息

Klass Pointer ：保存了一个指向类对象的指针

Array Length ：保存了数组长度

对于 32 位的 JVM ，Mark Word 的长度是 32 bit ，组成如下

锁状态	25bit		4bit	1bit	2bit
	23bit	2bit		是否可偏向	锁标志位
无	对象的 HashCode		分代年龄	0	01
偏向锁	线程 ID	Epoch	分代年龄	1	01
轻量级锁	指向栈中锁记录的指针				00
重量级锁	指向重量级锁的指针				10
GC 标记	空				11

Monitor

又称监视器或管程，每一个对象都有一个对应的 Monitor

Monitor 结构如图所示

synchronized 原理（重量级锁）

当一个线程通过 synchronized 给一个对象上锁，访问临界区时

static Object lock = new Object();
 
synchronized (lock) {
	count++;
}

该 lock 对象的对象头中的 Mark Word 的前 30 bit 就被设置成指向该对象的 Monitor 的指针，且该 Monitor 的 Owner 设置为该线程，Owner 只能有一个，此时如果有其他线程试图获取锁，则会被阻塞，进入 EntryList 中，当线程执行完毕后释放 Monitor ，并唤醒 EntryList 中阻塞的线程，通过 CPU 调度，让其中一个线程运行

对于 lock 对象的对象头中的 Mark Word 的 HashCode 等信息，会暂存在 Monitor 中，便于解锁后恢复