Synchronized面试题

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问题一：Synchronized用过吗，其原理是什么？
这是一道Java面试中几乎百分百会问到的问题，因为没有任何写过并发程序的开发者会没听说或者没接触过Synchronized。
Synchronized是由JVM实现的一种实现互斥同步的一种方式，如果你查看被Synchronized修饰过的程序块编译后的字节码，会发现，被Synchronized修饰过的程序块，在编译前后被编译器生成了monitorenter和monitorexit两个字节码指令。
这两个指令是什么意思呢？
在虚拟机执行到monitorenter指令时，首先要尝试获取对象的锁：如果这个对象没有锁定，或者当前线程已经拥有了这个对象的锁，把锁的计数器+1；当执行monitorexit指令时将锁计数器-1；当计数器为0时，锁就被释放了。
如果获取对象失败了，那当前线程就要阻塞等待，直到对象锁被另外一个线程释放为止。
Java中Synchronize通过在对象头设置标记，达到了获取锁和释放锁
的目的。
问题二：你刚才提到获取对象的锁，这个“锁”到底是什么？如何确定对象的锁？
“锁”的本质其实是monitorenter和monitorexit字节码指令的一个
Reference类型的参数，即要锁定和解锁的对象。我们知道，使用
Synchronized可以修饰不同的对象，因此，对应的对象锁可以这么确定。
1.如果Synchronized明确指定了锁对象，比如Synchronized（变量名）、
Synchronized(this)等，说明加解锁对象为该对象。
2.如果没有明确指定：
若Synchronized修饰的方法为非静态方法，表示此方法对应的对象为锁对象；
若Synchronized修饰的方法为静态方法，则表示此方法对应的类对象为锁对象。
注意，当一个对象被锁住时，对象里面所有用Synchronized修饰的方法都将产生堵塞，而对象里非Synchronized修饰的方法可正常被调用，不受锁影响。
问题三：什么是可重入性，为什么说Synchronized是可重入锁？
可重入性是锁的一个基本要求，是为了解决自己锁死自己的情况。
比如下面的伪代码，一个类中的同步方法调用另一个同步方法，假如Synchronized不支持重入，进入method2方法时当前线程获得锁，
method2方法里面执行method1时当前线程又要去尝试获取锁，这时如果不支持重入，它就要等释放，把自己阻塞，导致自己锁死自己。对Synchronized来说，可重入性是显而易见的，刚才提到，在执行monitorenter指令时，如果这个对象没有锁定，或者当前线程已经拥有了这个对象的锁（而不是已拥有了锁则不能继续获取），就把锁的计数器+1，其实本质上就通过这种方式实现了可重入性。
问题四：JVM对Java的原生锁做了哪些优化？
在Java6之前，Monitor的实现完全依赖底层操作系统的互斥锁来实现，也就是我们刚才在问题二中所阐述的获取/释放锁的逻辑。由于Java层面的线程与操作系统的原生线程有映射关系，如果要将一个线程进行阻塞或唤起都需要操作系统的协助，这就需要从用户态切换到内核态来执行，这种切换代价十分昂贵，很耗处理器时间，现代JDK中做了大量的优化。
一种优化是使用自旋锁，即在把线程进行阻塞操作之前先让线程自旋等待
一段时间，可能在等待期间其他线程已经解锁，这时就无需再让线程执行阻塞操作，避免了用户态到内核态的切换。现代JDK中还提供了三种不同的Monitor实现，也就是三种不同的锁：
偏向锁（BiasedLocking）
轻量级锁
重量级锁
这三种锁使得JDK得以优化Synchronized的运行，当JVM检测到
不同的竞争状况时，会自动切换到适合的锁实现，这就是锁的升级、降级。当没有竞争出现时，默认会使用偏向锁。
JVM会利用CAS操作，在对象头上的MarkWord部分设置线程ID，
以表示这个对象偏向于当前线程，所以并不涉及真正的互斥锁，因为在很
多应用场景中，大部分对象生命周期中最多会被一个线程锁定，使用偏斜锁可以降低无竞争开销。如果有另一线程试图锁定某个被偏斜过的对象，JVM就撤销偏斜锁，切换到轻量级锁实现。
轻量级锁依赖CAS操作MarkWord来试图获取锁，如果重试成功，就使用普通的轻量级锁；否则，进一步升级为重量级锁。
问题五：为什么说Synchronized是非公平锁？
非公平主要表现在获取锁的行为上，并非是按照申请锁的时间前后给等待线程分配锁的，每当锁被释放后，任何一个线程都有机会竞争到锁，这样
做的目的是为了提高执行性能，缺点是可能会产生线程饥饿现象。