多线程 - java 关键字 synchronized 详解

总结

• 一个锁对象只能同时被一个线程持有，分为对象锁和类锁
  • 对象锁：每个对象都可以作为锁（几个不同的对象就是几个锁）
  • 类锁：字节码对象也能作为锁（全局唯一）
• 同步方法不能自定义锁，只能是默认的锁（非静态：this，静态：class）；同步代码块默认的锁和方法一样（非静态：this，静态：class，普通方法里面可以有同步代码块），但是可以自定义锁
• 同步方法，执行完毕或抛出异常都会释放锁
• 是重入锁
• 可以保证 原子性、可见性、有序性

使用

多线程卖票代码

//这个用法就是使用了obj的锁，来锁定一个代码块。
synchronized(obj){
    // some code...
}

//对整个方法上锁，这个时候它使用的是当前实例this的锁，和下面的效果等同
public synchronized void aMethod(){
    // some code...
}

// 普通方法包含同步代码块，这种情况下等同于同步方法
public void aMethod(){
    synchronized(this){
        // some code...
    }
}

加锁原理

每个对象锁或类锁都会有一个 监视器，这个是关键，在对象头中，每个监视器同一时间只能被一个线程获取，根据监视器的锁计数器控制（如果计数器大于1，别的线程就获取不到锁的监视器，当前线程可以重复获取，重入锁）

• monitor 计数器为0，意味着当前还没有线程获得，当前线程就会立刻获得然后把锁计数器+1，一旦+1，别的线程再想获取，就需要等待
• 如果这个monitor已经拿到了这个锁的所有权，又重入了这把锁，那锁计数器就会累加，变成2，并且随着重入的次数，会一直累加
• 这把锁已经被别的线程获取了，等待锁释放

monitorenter 指令让计数器+1，monitorexit 指令让计数器-1
多线程并发执行，怎么使多个线程获取到的监视器的锁计数器是一致的呢？其实就是可见性的实现原理，不清楚，下面有一些说明

原子性

在一次或多次操作中，要么所有的操作都执行，并且不会受其他因素干扰而中断，要么所有的操作都不执行

• 因为互斥性，同一时间只能一个线程执行这段代码，天然具有原子性

有序性

是指程序代码在执行过程中的先后顺序，由于java在编译器以及运行期的优化，导致了代码的执行顺序未必就是开发者编写代码的顺序

• 因为互斥性，同一时间只能一个线程执行这段代码，压根不会因为指令重排产生问题（会指令重排，但不会有安全问题）

可见性

• https://www.pdai.tech 说是 内存模型和 happens-before
• 有的说是内存屏障和 lock 指令（写完共享变量后发送一条 lock 的指令，把工作内存的值回写到主内存中）

jdk1.6 对 synchronized 的优化

其实就是锁膨胀，1.6 之前初始都是重量级锁，1.6 之后做了优化，先是无锁，最后才是重量级锁，具体请看前一篇文章 java 各种锁