synchronized关键字、ReentrantLock

发布时间 2023-04-21 16:19:16作者: 壹索007

  synchronized 是 Java 中的一个关键字,同步,主要解决的是多个线程之间访问资源的同步性,可以保证被它修饰的方法或者代码块在任意时刻只能有一个线程执行。 

  在 Java 早期版本中,synchronized 属于 重量级锁,效率低下。这是因为监视器锁(monitor)是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock 来实现的,Java 的线程是映射到操作系统的原生线程之上的。如果要挂起或者唤醒一个线程,都需要操作系统帮忙完成,而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态,这个状态之间的转换时间成本相对较高。

  不过,在 Java 6 之后, synchronized 引入了大量的优化如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销,这些优化让 synchronized 锁的效率提升了很多。因此, synchronized 还是可以在实际项目中使用的,像 JDK 源码、很多开源框架都大量使用了 synchronized

synchronized 关键字的使用方式主要有下面 3 种:

1.修饰实例方法(锁当前对象实例)  

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

2.修饰静态方法(锁当前类)

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

3.修饰代码块(锁指定对象/类)

//synchronized(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 给定 Class 的锁
synchronized(this) {
    //业务代码
}

 尽量不要使用 synchronized(String a) 因为 JVM 中,字符串常量池具有缓存功能。

构造方法可以用 synchronized 修饰么?

  先说结论:构造方法不能使用 synchronized 关键字修饰。

  构造方法本身就属于线程安全的,不存在同步的构造方法一说。

 

synchronized 底层原理了解吗?

  synchronized 关键字底层原理属于 JVM 层面的东西。

synchronized 同步语句块的情况

public class SynchronizedDemo {
    public void method() {
        synchronized (this) {
            System.out.println("synchronized 代码块");
        }
    }
}

  synchronized 同步语句块的实现使用的是 monitorentermonitorexit 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。在执行monitorenter时,会尝试获取对象的锁,如果锁的计数器为 0 则表示锁可以被获取,获取后将锁计数器设为 1 也就是加 1。

  对象锁的的拥有者线程才可以执行 monitorexit 指令来释放锁。在执行 monitorexit 指令后,将锁计数器设为 0,表明锁被释放,其他线程可以尝试获取锁。

synchronized 修饰方法的的情况

public class SynchronizedDemo2 {
    public synchronized void method() {
        System.out.println("synchronized 方法");
    }
}

  synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令,取得代之的确实是 ACC_SYNCHRONIZED 标识,该标识指明了该方法是一个同步方法。如果是实例方法,JVM 会尝试获取实例对象的锁。如果是静态方法,JVM 会尝试获取当前 class 的锁。

  不过两者的本质都是对对象监视器 monitor 的获取。

JDK1.6 之后的 synchronized 底层做了哪些优化?

  JDK1.6 对锁的实现引入了大量的优化,如偏向锁、轻量级锁、自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化等技术来减少锁操作的开销。

  首先要明确一点是引入这些锁是为了提高获取锁的效率, 要明白每种锁的使用场景, 比如偏向锁适合一个线程对一个锁的多次获取的情况; 轻量级锁适合锁执行体比较简单(即减少锁粒度或时间), 自旋一会儿就可以成功获取锁的情况;它与轻量级锁不同竞争的线程不再通过自旋来竞争线程, 而是直接进入堵塞状态,此时不消耗CPU,然后等拥有锁的线程释放锁后,唤醒堵塞的线程, 然后线程再次竞争锁。

  锁主要存在四种状态,依次是:无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态,他们会随着竞争的激烈而逐渐升级。注意锁可以升级不可降级,这种策略是为了提高获得锁和释放锁的效率。

 

synchronized和volatile有什么区别?

synchronized 关键字和 volatile 关键字是两个互补的存在,而不是对立的存在!

  volatile 关键字是线程同步的轻量级实现,所以 volatile性能肯定比synchronized关键字要好 。但是 volatile 关键字只能用于变量而 synchronized 关键字可以修饰方法以及代码块 。

  volatile 关键字能保证数据的可见性,但不能保证数据的原子性。synchronized 关键字两者都能保证。

  volatile关键字主要用于解决变量在多个线程之间的可见性,而 synchronized 关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性。