Java进阶（三）synchronized 的加锁过程

前言

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-- 环境：

• java 1.8 以上.
• 64位机器.

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一.java 1.6 之前的加锁过程

monitor 指令

源码地址：hg.openjdk.java.net/jdk6/jdk6/h…

二.锁升级过程

三.源码解析

3.1 对象内部组成

对象主要包含对象头，实例数据，对齐填充.

3.1.1对象头

首先对于普通对象来说拥有前两者MarkWord,Class Metadata Address.对于数组对象来说会有数组长度来标识数组的长度.

• MarkWord

• Class metaData Address: 用以存放对象在MetaSpace的class 加载地址.
• Array Length :当为数组时保存数组长度.

3.1.2 实例数据

顾名思义就是用以保存对象实例数据的地方.具体为字段的数据内容.

3.1.3 对齐填充

对象的占位字节数为8个字节的倍数,不足则补足.

小结如下图

下面通过一段例子 来介绍下锁升级的一些过程

public class TestSyncLockUpgrade {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        TestSyncLockBean lockBean=new TestSyncLockBean();
        lockBean.setLockId(100L);
        System.out.println("无状态锁:"+ClassLayout.parseInstance(lockBean).toPrintable());

        synchronized (lockBean){
            System.out.println("没有启用偏向锁后加锁升级为轻量级锁--"+ClassLayout.parseInstance(lockBean).toPrintable());
        }

        Thread.sleep(5000);
        TestSyncLockBean biasableLock=new TestSyncLockBean();
        System.out.println("睡眠5s启用偏向锁:"+ClassLayout.parseInstance(biasableLock).toPrintable());

        synchronized (biasableLock){
            System.out.println("启用偏向锁后加锁---->带线程Id的偏向锁--"+ClassLayout.parseInstance(biasableLock).toPrintable());
        }
        System.out.println("启用偏向锁后加锁后释放---->带线程Id的偏向锁--"+ClassLayout.parseInstance(biasableLock).toPrintable());

        new Thread(()->{
            synchronized (biasableLock){
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("线程1竞争重量级锁"+ClassLayout.parseInstance(biasableLock).toPrintable());
            }
        }).start();

        new Thread(()->{
            synchronized (biasableLock){
                System.out.println("线程2再次竞争同样为重量级锁"+ClassLayout.parseInstance(biasableLock).toPrintable());
            }
        }).start();

    }

}

3.2 无状态

jdk 1.8 默认5s后才启动偏向锁. 可以通过 -XX:BiasedLockingStartupDelay=0 进行设置非延时.

3.3 偏向锁

多数情况下 sync 修饰关键字对应的对象或者方法,大多数场景下只有一个线程访问这段代码

为什么需要偏向锁？

同一个线程反复的去获取/释放一个锁，无论这个锁是轻量级锁还是重量级锁，反复的加解锁显然是没有必要的，造成了资源的浪费。于是引入了偏向锁，偏向锁在获取资源的时候会在资源对象上记录该对象是偏向该线程的，偏向锁并不会主动释放，这样每次偏向锁进入的时候都会判断改资源是否为本线程，如果是则不需要进行额外的操作，直接可以进入执行相应代码即可

3.4 轻量级锁

对应上一个场景在非同一个线程时这时候偏向锁则升级为轻量级锁，在没有获取到锁时线程内部通过cas操作进行线程等待，而不是直接入队阻塞进入等待。因为在大多数情况下线程的执行是us级。

3.5 重量级锁

定义：多线程场景下当出现竞争直接阻塞进入线程排队模式.

3.总结

synchronized 在1.6 之前通过monitor 指令来实现线程同步执行，重量级实现。

相比1.6 ,1.8版本后，通过锁升级或者说锁膨胀实现了在一些场景下的优化。是有一个前提的就是在并发场景并不是所有的线程都是竞争执行，大多数场景下都是交替执行或者说是没有多线程执行，你写了一个sync 但是只有一个线程。总结如下：

启用偏向锁的场景下 一个线程进入同步块，为偏向锁同时记录当前线程Id； 当出现不同的多个线程交替进入同步代码块，偏向锁升级轻量级锁； 当出现不同的多个线程同时竞争进入临界区，重量级锁.