本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。
synchronized基础概念
- 要完成原子性操作，只能靠锁来实现
- 上锁的本质就是把并发操作转变为序列化操作
- 修饰方法锁的是对象，修饰静态方法锁的是类的class，class只有一个
- 抛出异常，锁会被释放
- synchronized锁对象时不要用Integer、String、Long类型
- Integer和Long会有自动拆箱和装箱的过程，改变值后，可能不会是原来的对象，同步块就会失效
- String因为有常量池的存在，值一致时，指向的地址会一致，会出现两个线程要锁的是同一个对象
- JDK早期，synchronized上的是重量级锁
- 目前的synchronized包含重量级锁，轻量级锁和偏向锁
- synchronized可以保证可见性和原子性但是不能保证有序性
- synchronized是可重入锁，重入次数必须得记录，解锁时要对应，记录的位置就在MarkWord里面
- synchronized内部自带的轻量级锁和偏向锁，都不用向操作系统打交道，只需要在用户态就可以完成
- 开发中通常选择synchronized，因为目前的synchronized内部做了很多优化，有锁升级的机制，具备自适应功能
- synchronized优化指的就是把锁的粒度变粗或者变细
悲观锁（重量级锁）
- 和锁关联的会有一个队列（WaitSet:重量级锁的队列），让后面的线程在队列中排队
- 线程执行时间长，竞争的线程比较多，用悲观锁，可以不占用CPU资源
乐观锁（轻量级锁，自旋锁，CAS）
- 乐观锁的原理就是执行时不上锁，执行完后比较这个资源是不是执行前的资源
- 如果是，则替换结果，如果不是，则会拿当前资源再去执行一遍，形成自旋过程
- ABA问题：比较资源时，资源A可能之前被改成过B，然后又改回了A，如果资源是引用，则无法知道里面的值是否一样
- ABA解决办法：可以在资源上添加一个版本号解决
- 乐观锁的自旋过程是会消耗CPU资源的
- 线程执行时间短，竞争的线程比较少，再用乐观锁
- Java中用AtomicIntege可以实现乐观锁
- 乐观锁中的比较和交换两个指令必须要是原子操作
- 所以追源码可以发现AtomicIntege底层最终实现的汇编指令是lock cmpxchg
偏向锁
- 偏向锁就是只有一个线程来的时候，由synchronized把这个线程的ID（c++中叫线程指针）写到MarkWord里面
- 单线程的时候，偏向锁没有竞争，所以效率很高
- 当产生竞争时，偏向锁会撤销
- 偏向锁的启动会有一个4秒延迟
- 因为JVM启动时有很多默认线程，里面很多synchronized代码，如果一来就启动偏向锁，会涉及到大量的锁撤销和锁升级操作，效率会很低
synchronized锁升级过程
- 普通对象的情况下，单线程访问，synchronized会使用偏向锁，多线程访问，synchronized会直接使用轻量级锁
- 当对象属于匿名偏向态时，单线程和多线程访问，产生的锁都会为偏向锁
- JDK11中，默认都是匿名偏向态（依然存在4秒延迟），标记为101，JDK8中，默认都是无锁 的普通对象，标记为001
- 当产生竞争时，偏向锁会撤销，线程之间开始竞争，每个线程内部都会生成一个LR（Lock Record 锁记录），此时锁升级为轻量级锁
- 当竞争加剧时，会向操作系统申请资源，linux mutex
- 线程挂起，进入等待队列，等待操作系统调度，然后再映射回用户空间，至此升级为重量级锁
- 竞争加剧：有线程超过10次自旋或者自旋线程数超过CPU核数一半，1.6之后JVM会自己控制
- synchronized锁的升级过程就是通过修改Markword的最低两位来做的升级，倒数第三位是偏向锁的标记位
