synchronized原理

各种使用姿势

  • 对于同步方法,锁是当前实例对象。
  • 对于静态同步方法,锁是当前对象的Class对象。
  • 对于同步方法块,锁是Synchonized括号里配置的对象

当一个线程试图访问同步代码块时,它首先必须得到锁,退出或抛出异常时必须释放锁。

简单原理

Object内部维护一个监视器Monitor,synchronized正是通过监视器锁实现同步的,在代码的前后加上monitorenter和monitorexit指令。监视器锁本质又是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock(互斥锁)来实现的。每个对象都对应于一个可称为” 互斥锁” 的标记,这个标记用来保证在任一时刻,只能有一个线程访问该对象。

由于Java的线程是映射到操作系统的原生线程之上的,如果要阻塞或唤醒一条线程,都需要操作系统来帮忙完成,这就需要从用户态转换到核心态中,因此状态转换需要耗费很多的处理器时间。所以synchronized是一个重量级的锁。但是,Java SE1.6对Synchronized进行了各种优化

对象头

内涵Mark Word

synchronized原理

synchronized原理

锁状态及转换

无锁状态 -> 偏向锁状态 -> 轻量级锁状态 -> 重量级锁状态(不可逆)

偏向锁

大多数情况锁由同一线程多次获得。

加锁过程

当一个线程访问同步块并获取锁时,会在“对象头”和“栈帧中的锁记录”里存储锁偏向的线程ID,以后该线程在进入同步块时只需简单的测试一下对象头的Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁,如果成功,表示线程已经获得了锁。

如果失败,则需要再测试下Mark Word中偏向锁的标识是否设置成1(表示当前是偏向锁),如果没有设置,则使用CAS竞争锁,如果设置了,则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程ID。

解锁过程

偏向锁等到其他线程竞争出现时才释放锁。偏向锁的撤销会首先在全局安全点暂停拥有偏向锁的线程,然后检查持有偏向锁的线程是否活着,如果线程不处于活动状态,则将对象头设置成无锁状态。

如果线程仍然活着,拥有偏向锁的栈会被执行,遍历对象的锁记录,栈中的锁记录和对象头的Mark Word要么重新偏向于其他线程,要么恢复到无锁或者标记对象不适合作为偏向锁,最后唤醒暂停的线程。

synchronized原理

  • 马上启动偏向锁 -XX:BiasedLockingStartupDelay = 0
  • 关闭偏向锁 -XX:-UseBiasedLocking=false //适用于线程竞争过大的场景

轻量级锁

加锁过程

线程在执行同步块之前,JVM会先在当前线程的栈桢中创建用于存储锁记录的空间,并将对象头中的Mark Word复制到锁记录中,官方称为Displaced Mark Word。

然后线程尝试使用CAS将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针。如果成功,当前线程获得锁,如果失败,表示其他线程竞争锁,当前线程便尝试使用自旋来获取锁。

解锁过程

轻量级解锁时,会使用原子的CAS操作来将Displaced Mark Word替换回到对象头,如果成功,则表示没有竞争发生。如果失败,表示当前锁存在竞争,锁就会膨胀成重量级锁。

synchronized原理

重量级锁

其实就操作系统的Mutex Lock(互斥锁)

其它

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