Java并发编程之synchronized（二）

简介

提到synchronized大家应该都知道是用来加锁的，被锁的代码块中的代码同时只能被一个线程执行，保证了代码的安全性。

基本用法

代码块

public void run() {
    Object obj = new Object();
    // 对指定的对象加锁
    synchronized(obj) {
        // 业务代码...
    }
}

实例方法

// 用在实例方法上，相当于对当前对象this加锁
public synchronized void run() {
    // 业务代码...
}
// 等同于
public void run() {
    synchronized(this) {
        // 业务代码...
    }
}

静态方法

// 用在静态方法上，相当于对当前类对象this.getClass()加锁
public static synchronized void run() {
    // 业务代码...
}
// 等同于
public void run() {
    synchronized(this.getClass()) {
        // 业务代码...
    }
}

锁状态转换

上一篇文章中提到对象头中的Mark Word和synchronized密切相关，其中不同的值代表着不同的状态，和锁有关的状态有无锁状态、偏向锁、轻量级锁、重量级锁四种，状态的基本转换流程如下：

• 首先，一个对象创建后初始状态是无锁状态
• 当一个线程t1使用synchronized对一个对象进行加锁时，会对其加偏向锁
• 当线程t1解锁后，另一个线程t2也要获取锁时，发现对象的Mark Word中存储的线程ID不是当前线程，就会先把锁升级成轻量级锁
• 当线程t2最终无法获取锁时，锁会升级成重量级锁

偏向锁

偏向锁是Java6引入对锁进行的优化，偏向的意思是偏向某个线程，第一次加锁时把线程ID存到对象的Mark Word中，之后访问时只要先判断和当前的线程ID是不是一致就可以了，只要没有其他线程进行访问，就可以认为这把锁是这一个线程的了，所以主要用于只有一个线程访问的情况下，但是高并发场景下经常是多个线程竞争锁，这也可能是后面被废弃的一个原因。

偏向锁默认是开启的，可以通过-XX:-UseBiasedLocking来禁止。

偏向锁是有延迟的，默认是4秒，可以通过-XX:BiasedLockingStartupDelay来设置。

偏向锁在JDK15中被标记为Deprecated。

调用锁对象的hashcode方法会使偏向锁失效，因为Mark Word中要存储hashcode，没有空间存储线程id了。

轻量级锁

轻量级锁是相对于重量级锁来说的，因为重量级锁会去操作系统申请Monitor，而轻量级锁的原理是在线程内存中会先创建一条锁记录，然后通过CAS对锁记录地址和Mark Word进行交换，如果交换成功就拿到了锁；如果失败了说明其他线程正在持有锁，可以再进行自旋重试几次，如果持有锁的线程很快执行完了那么就有可能重试获取到锁；如果最终还是失败了，那么锁就会升级成重量级锁。

重量级锁

重量级锁会去系统中申请一个Monitor，其内容主要包括Owner、EntryList、WaitSet三部分：

• Owner：拥有者，存储当前持有锁的线程
• EntryList：没有获取到锁而阻塞的线程列表
• WaitSet：调用wait方法的线程集合

当线程t1首次加锁时，会把线程标识存到Owner中标识已经有线程加锁，这时当其他线程也要尝试加锁时发现Owner中已经有内容了，就会进入EntryList阻塞，当线程t1执行完就会从EntryList中唤醒阻塞的线程重新竞争锁（这个过程是非公平的，如果有多个线程可能会是任意一个），然后竞争到锁的线程重新进行加锁操作。 如果一个线程获取锁后调用了wait方法，就会进入WaitSet进行阻塞并且会释放锁，只有当其他线程调用对象的notify、notifyAll方法时，就会从WaitSet集合中去唤醒线程重新去竞争锁。