synchronized关键字使用和理解

synchronized关键字使用和理解

• 作用
• 分类使用
• 注意事项
• 性质
• 原理
• 缺陷
• 面试准备
• 总结
• 思考题

作用

保证多个线程同一时刻只能有一个线程执行同步块

分类使用

1. 对象锁
   1. 修饰在普通方法的同步锁
      1. 使用方法

       public synchronized void method(){
           
       }
   

   2. 修饰在代码块的同步锁

       public void method(){
           synchronized(this){// 或者是其他的对象锁
               // dosomething
           }
       }
   

2. 类锁（锁的对象是class对象）一个类可以有多个对象，但是只有一个class对象
   1. 修饰在static方法的同步块

       public static synchronized void staticMethod(){
           
       }
   

   2. 使用类名.class修饰的同步代码块

      public void staticMethod(){
          synchronized(类名.class){
              
          }
      }
   

注意事项

1. synchronize同步块里面抛出异常后或者执行完毕才会释放锁
2. 一把锁只能同时被一个线程获取，没有拿到锁的线程必须等待
3. 每个对象实例都会有自己的一把锁，不同实例相互不影响

性质

1. 可重入锁
   1. 概念：同一线程的外层函数获取锁之后，内层函数可以直接再次获取该锁（意思是：获取锁的方法里面调用了需要再次获取该锁的方法，这时候可以直接获取）
   2. 好处：避免死锁，提升封装性
   3. 可重入得粒度：线程范围内
2. 不可中断
   1. 意思是：如果锁被其他线程获取到了，如果该线程想要获取锁只能等待获取锁的线程释放，如果获取锁的线程不释放锁，那么就只能永远等待下去，这就是不可中断性质。

原理

1. 加锁释放锁的原理：现象、时机、查看字节码
   1. 现象：每一个Java实例对象都会有一把锁，每一个synchronize代码块都会指定一个锁对象，在执行同步代码块之前必须要获取该对象的锁方能执行，否则该线程会进入阻塞（blocking）状态，一旦线程获取到锁就会独占这把锁，不能被其他线程抢夺，直到同步代码块执行完毕或者执行中抛出异常jvm会自动释放该锁，后面阻塞的线程就会竞争这把锁，获取到进入同步代码块，否则继续阻塞。
   2. 时机：每次获取锁的时候会检查该锁的计数器是否为零，如果是获取该锁并给计数器加一，否则等待其他获取该锁的线程释放锁，如果一直没有释放就一直等待，因为synchronize不可中断。
   3. 查看字节码：进入到同步块执行monitorenter指令，退出时会执行monitorexit
2. 可重入得原理：通过加锁的次数计数器，每次执行monitorenter并且加锁计数器加一，退出时计数器减一
3. 保证可见性的原理：Java内存模型主要控制主内存和本地内存的间的通信来保证内存可见性，synchronize在释放锁的时候会同步本地内存到主内存中来保证内存可见性。
   

缺陷

1. 效率低：锁的释放情况少（第一种，同步块执行完毕，第二种同步块抛出异常），试图获取锁不能设定超时（Lock锁可以设定超时），不能中断试图获取锁的线程（Lock可以中断）
2. 不够灵活，加锁条件单一，只能使用对象头的锁，加锁和释放锁时机单一
3. 无法知道是否成功获取到锁

面试准备

1. 使用注意点：避免锁对象不能为空（锁的信息是实例对象的头部中的），作用域不宜过大（多线程的目的是提高运行效率，如果作用域过大，导致跟同步执行没有区别），避免产生死锁（注意加锁的顺序）
2. 如何选择lock和synchronized关键字？
   1. 能避免使用锁就尽量不使用
   2. 如果能使用关键字synchronized解决问题尽量使用，原因可以减少编程带来的问题，如果需要使用到lock的特性，比如需要中断、需要设定超时时间，就是使用lock。
3. 多线程访问同步方法的具体情况

总结

JVM会自动通过monitor来加锁和释放锁，并且保证同时只有一个线程能执行同步代码块，从而保证线程安全，同时具有了可重入性和不可中断性。

思考题

1. 多个线程等待同一个synchronized锁的时候，JMV如何选择下个获取锁的线程？
2. 什么是锁的升级、降级？什么事jvm里面的偏斜锁、轻量级锁、重量级锁？