synchronized详解

synchronized是Java多线程中元老级的锁,也是面试的高频考点,让我们来详细了解synchronized吧。

在Java中,synchronized锁可能是我们最早接触的锁了,在 JDK1.5之前synchronized是一个重量级锁,相对于juc包中的Lock,synchronized显得比较笨重

庆幸的是在 Java 6 之后 Java 官⽅对从 JVM 层⾯对synchronized进行⼤优化,所以现在的 synchronized 锁效率也优化得很不错。

一、synchronized 使用 1、synchronized的作用

synchronized 的作用主要有三:

(1)、原子性所谓原子性就是指一个操作或者多个操作,要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断,要么就都不执行。被synchronized修饰的类或对象的所有操作都是原子的,因为在执行操作之前必须先获得类或对象的锁,直到执行完才能释放。

(2)、可见性:**可见性是指多个线程访问一个资源时,该资源的状态、值信息等对于其他线程都是可见的。 **synchronized和volatile都具有可见性,其中synchronized对一个类或对象加锁时,一个线程如果要访问该类或对象必须先获得它的锁,而这个锁的状态对于其他任何线程都是可见的,并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到共享内存当中,保证资源变量的可见性。

(3)、有序性有序性值程序执行的顺序按照代码先后执行。 synchronized和volatile都具有有序性,Java允许编译器和处理器对指令进行重排,但是指令重排并不会影响单线程的顺序,它影响的是多线程并发执行的顺序性。synchronized保证了每个时刻都只有一个线程访问同步代码块,也就确定了线程执行同步代码块是分先后顺序的,保证了有序性。

2、synchronized的使用

Synchronized主要有三种用法

(1)、修饰实例方法: 作用于当前对象实例加锁,进入同步代码前要获得 当前对象实例的锁

synchronized void method() { //业务代码 }

(2)、修饰静态方法: 也就是给当前类加锁,会作用于类的所有对象实例 ,进入同步代码前要获得 当前 class 的锁。因为静态成员不属于任何一个实例对象,是类成员( static 表明这是该类的一个静态资源,不管 new 了多少个对象,只有一份)。所以,如果一个线程 A 调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法,而线程 B 需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法,是允许的,不会发生互斥现象,因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁,而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁

synchronized void staic method() { //业务代码 }

(3)、修饰代码块 :指定加锁对象,对给定对象/类加锁。synchronized(this|object) 表示进入同步代码库前要获得给定对象的锁。synchronized(类.class) 表示进入同步代码前要获得 当前 class 的锁

synchronized(this) { //业务代码 }

简单总结一下

synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class) 代码块上都是是给 Class 类上锁。

synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实例上锁。

接下来看一个 synchronized 使用经典实例—— 线程安全的单例模式:

public class Singleton { //保证有序性,防止指令重排 private volatile static Singleton uniqueInstance; private Singleton() { } public static Singleton getUniqueInstance() { //先判断对象是否已经实例过,没有实例化过才进入加锁代码 if (uniqueInstance == null) { //类对象加锁 synchronized (Singleton.class) { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } } return uniqueInstance; } } 二、synchronized同步原理

数据同步需要依赖锁,那锁的同步又依赖谁?synchronized给出的答案是在软件层面依赖JVM,而j.u.c.Lock给出的答案是在硬件层面依赖特殊的CPU指令。

1、synchronized 同步语句块原理 public class SynchronizedDemo { public void method() { synchronized (this) { System.out.println("synchronized 代码块"); } } }

通过 JDK 自带的 javap 命令查看 SynchronizedDemo 类的相关字节码信息:首先切换到类的对应目录执行 javac SynchronizedDemo.java 命令生成编译后的 .class 文件,然后执行javap -c -s -v -l SynchronizedDemo.class。

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从图中可以看出:

synchronized 同步语句块的实现使用的是 monitorenter 和 monitorexit 指令,其中 monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置, monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。**

当执行 monitorenter 指令时,线程试图获取锁也就是获取 对象监视器 monitor 的持有权。

在 Java 虚拟机(HotSpot)中,Monitor 是基于 C++实现的,由ObjectMonitor实现的。每个对象中都内置了一个 ObjectMonitor对象。

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