Synchronized

synchronized 关键字底层原理属于 JVM 层面。原理如下:

① synchronized 同步语句块的情况

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

编译后生成字节码文件通过执行javap -c -s -v -l SynchronizedDemo.class

synchronized关键字原理

从上面我们可以看出:

synchronized 同步语句块的实现使用的是 monitorenter 和 monitorexit 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 monitor(monitor对象存在于每个Java对象的对象头中,synchronized 锁便是通过这种方式获取锁的,也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因) 的持有权。当计数器为0则可以成功获取,获取后将锁计数器设为1也就是加1。相应的在执行 monitorexit 指令后,将锁计数器设为0,表明锁被释放。如果获取对象锁失败,那当前线程就要阻塞等待,直到锁被另外一个线程释放为止。

② synchronized 修饰方法的的情况

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

synchronized关键字原理

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,JVM 通过该 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法,从而执行相应的同步调用。

使用方法:

synchronized关键字最主要的三种使用方式:

  • 修饰实例方法: 作用于当前对象实例加锁,进入同步代码前要获得当前对象实例的锁

  • 修饰静态方法: :也就是给当前类加锁,会作用于类的所有对象实例,因为静态成员不属于任何一个实例对象,是类成员( static 表明这是该类的一个静态资源,不管new了多少个对象,只有一份)。所以如果一个线程A调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法,而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法,是允许的,不会发生互斥现象,因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁,而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。

  • 修饰代码块: 指定加锁对象,对给定对象加锁,进入同步代码库前要获得给定对象的锁。

总结: synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class)代码块上都是是给 Class 类上锁。synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实例上锁。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!

使用:

public class SingletonDemo3 {
    /*
    双重锁鉴定
     */
    private SingletonDemo3() {
    }

    private volatile static SingletonDemo3 instance;

    public SingletonDemo3 getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonDemo3.class) {
                if (instance == null) { //volatile保证可见性,禁止指令重排序
                    instance = new SingletonDemo3();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SingletonDemo3 s = new SingletonDemo3();
        System.out.println(s.getInstance());
    }
}

instance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要的,

instance = new SingletonDemo3(); 这段代码其实是分为三步执行:
  1. 为 instance 分配内存空间

  2. 初始化 instance

  3. 将 instance指向分配的内存地址

但是由于 JVM 具有指令重排的特性,执行顺序有可能变成 1->3->2。指令重排在单线程环境下不会出先问题,但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如,线程 T1 执行了 1 和 3,此时 T2 调用 getInstance() 后发现 instance不为空,因此返回 instance,但此时 instance还未被初始化。

使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排,保证在多线程环境下也能正常运行。

 

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