synchronized 相关概念

1、启动方式

　　

　　.run()  和 .start()

　　注意：直接执行线程的 run() 方法，但是线程调用 start() 方法时也会运行 run() 方法，区别就是一个是由线程调度运行 run() 方法，一个是直接调用了线程中的 run() 方法！！

2、线程中常用方法

　　start：开始执行该线程

　　stop：强制结束该线程执行

　　sleep：线程进入等待

　　 join：Thread中 join() 方法的作用是调用线程等待该线程完成后，才能继续用下运行。

　　例如：启动了 3 个线程分别为 a、b、c，

　　　　a.join(b);  b.join(c)  则表示：

　　　　b 线程需要等待 c 线程执行完毕之后再执行，而 a 线程需要等待 b 线程执行完毕之后再执行。

 　　wait：表示持有对象锁的线程 A 准备释放对象锁权限，释放 cpu 资源并进入等待状态。

　　notify：表示持有对象锁的线程 A 准备释放对象锁权限，通知 jvm 唤醒某个竞争该对象锁的线程 X。 线程 A synchronized 代码执行结束并且释放了锁之后，线程 X 直接获得对象锁权限，其他竞争线程继续等待(即使线程 X 同步完毕，释放对象锁，其他竞争线程仍然等待，直至有新的 notify ,notifyAll 被调用)。

　　notifyAll：notifyall 和 notify 的区别在于，notifyAll 会唤醒所有竞争同一个对象锁的所有线程，当已经获得锁的线程 A 释放锁之后，所有被唤醒的线程都有可能获得对象锁权限。

　　这里有个问题需要引起注意：wait()与sleep()的区别，简单来说wait()会释放对象锁而sleep()不会释放对象锁

面试题：wait/notify/notifyall为什么需要在synchronized里面？

　　1. wait 方法的语义有两个，一个是释放当前的对象锁、另一个是使得当前线程进入阻塞队列， 而这些操作都和监视器是相关的，所以 wait 必须要获得一个监视器锁。

　　2. 对于 notify 来说也是一样，它是唤醒一个线程，既然要去唤醒，首先得知道它在哪里?所以就必须要找到这个对象获取到这个对象的锁，然后到这个对象的等待队列中去唤醒一个线程。

　　3. 每个对象可能有多个线程调用wait方法，所以需要有一个等待队列存储这些阻塞线程。这个等待队列应该与这个对象绑定，在调用wait和notify方法时也会存在线程安全问题所以需要一个锁来保证线程安全。

3、 synchronized(Object)

　　其中 Object 不能使用 String、Integer 和 Long

　　String 的情况：

　　　　synchronized比较锁是使用的==,比较的是内存地址,因为每次都会new一个String,所以内存肯定不同，最后变成了没有上锁。使用String的intern方法。

　　　　intern方法在newString的时候会先去字符串常量池中判断有没有,如果有就用,没有的话就new然后放进去,这样可以完美解决这个问题。

　　Integer 和 Long：

　　　　原因是Java的自动封箱和解箱操作在作怪。例如：i++ 实际上是 i = new Integer(i+1)，所以执行完 i++ 后，i 已经不是原来的对象了，同步块自然就无效了

4、线程同步

　　synchronized

　　1. 锁的是对象不是代码

　　2. this 锁定的是当前的方法， *.class 锁的是当前整个类即对该类所有实例起作用

　　3. 锁定(同步)方法 和 非锁定(非同步)方法 可以在一起同时执行。

　　4. 锁升级

　　　　无锁 --> 偏向锁 --> 自旋锁(轻量级锁) --> 重量级锁

　　　　　　

　　无锁：MarkWord标志位01，没有线程执行同步方法/代码块时的状态。

　　偏向锁：MarkWord标志位01（和无锁标志位一样），会在对象头和栈帧中的锁记录里存储锁偏向的线程ID。（我们知道，大多数情况下，锁总是由同一个线程多次获得，且操作系统实现线程之间的切换需要从用户态到内核态的切换，切换成本非常高，故刚开始的时候，我们可以使用偏向锁来提升性能）当有其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程且不处于活动状态才会释放锁，进而升级为 轻量级锁也叫自旋锁

　　自旋锁：MarkWord标志位00。顾名思义 就是当多个线程竞争同一把锁的时候，轻量级锁是采用自旋锁的方式来实现的，自旋锁分为固定次数自旋锁 和 自适应自旋锁。轻量级锁是针对竞争锁对象线程不多且线程持有锁时间不长的场景。

　　自旋锁 --> 重量级锁过程：threadA 获取轻量级锁时会把对象头中的 MarkWord 复制一份到 threadA 的栈帧中创建用于存储锁记录的空间DisplacedMarkWord，然后使用CAS将对象头中的内容替换成 threadA 存储 DisplacedMarkWord 的地址。如果这时候出现 threadB 来获取锁，threadB 也跟 threadA 同样复制对象头的 MarkWord 到自己的 DisplacedMarkWord中，如果 threadA 锁还没释放，这时候那么 threadB 的 CAS 操作会失败，会继续自旋，当然不可能让 threadB 一直自旋下去，自旋到一定次数（固定次数/自适应）就会升级为重量级锁。

　　重量级锁：通过对象内部监视器（monitor）实现，monitor本质是基于操作系统互斥（mutex）实现的，操作系统实现线程之间切换需要从用户态到内核态切换，成本非常高。

注：锁只可以升级不可以降级，但是偏向锁可以被重置为无锁状态。

Hotspot JVM中MarkWord存储格式如下：

32位存储格式：

　　

64位存储格式：

　　

 对线程 synchronized 与 lock 的区别详解请移步到下一篇博客：synchronized 与 lock 区别与场景