Java中的Synchronized原理是什么

本篇内容介绍了“Java中的Synchronized原理是什么”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！Synchronized是Java中的隐式锁，它的获取锁和释放锁都是隐式的，完全交由JVM帮助我们操作，在了解Synchronized关键字之前，首先要学习的知识点就是Java的对象结构，因为Synchronized锁就是存放在Java对象中的，Java对象结构如下图所示：可以清晰的看到Java对象由三部分组成，分别是对象头、实例数据、填充数据，我们的锁就存放在对象头中，接下来我们将对对象结构做一个简单的解析：mark-down：对象标记字段占8个字节，用于存储有关锁的标记位等信息，从图中可以看出有哈希值、轻量级锁的标记位、偏向锁标记位等。Klass Pointer：Class对象的类型指针，它就是指向当前对象属于哪个Class类的指针，jdk1.8默认开启压缩指针后占用4个字节，关闭压缩指针后占用8个字节。对象实际数据：这部分内容包括对象的所有成员变量，大小由各个成员变量决定，比如byte占用1个字节、int占用4个字节等。对其填充：这部分内容仅仅只是做到空间补全，就是一个占位符的作用，因为HotSpot虚拟机的内存管理系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，因此如果出现对象实例没有对齐的话，就需要通过对其填充来补充。在mark-down锁类型标记中，可以看到总共有五种类型，分别是无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁、GC标记，所以如果只是使用2比特标记是无法完全被表示出来的，所以引入了一位偏向锁标记，也就是说001为无锁、101为偏向锁。上面介绍了对象结构，可以看到在Mark-down中会存储不同的锁信息，当锁的状态为重量级锁（10）时，Mark-down中会存放一个指向Monitor对象的指针，这个Monitor对象也称为监视器锁。synchronized的运行机制，就是JVM检测到共享对象存在不同的竞争情况的时候，会自动切换到适合的锁实现，这种切换就是锁的升级、降级。（很多地方都说锁只能升级，不能降级，其实这种说法是错误的，在《Java并发编程的艺术》书中说到，对于偏向锁来说，它可以进行降级到无锁状态，也叫做偏向锁的撤销）。那么现在就存在着三种不同的Monitor实现，分别是偏向锁、轻量级锁和重量级锁。如果一个Monitor被一个线程持有的时候，就说明这个线程拿到了锁。Java中的Monitor是基于C++的ObjectMonitor实现的，它的主要成员包括：_owner：指向持有ObjectMonitor对象的线程_WaitSet：存放处于wait状态的线程队列，即调用wait()方法的线程_EntryList：存放处于等待锁Block状态的线程队列_count：约为_WaitSet+_EntryList的节点数之和_cxq：多个线程争抢锁，会先存入这个单向链表_recursions：记录重入次数_object：存储的Monitor对象获取Monitor对象的线程进入_owner区的时候，_count+1，如果线程调用了wait()方法，那么会释放Monitor对象（释放锁），_owner恢复为空同时_count-1。此时该线程进入_WaitSet队列中，等待被唤醒。从上述的描述可以看出，synchronized关键字获取锁的关键免费云主机域名在于每个对象的对象头中，这也就能解释了为什么synchronized()括号里存放任何对象都能获得锁的特征。原子性，就是说一个操作要么完成，要么不完成，不存在完成一半的情况，也就是说这个操作是不可中断的。synchronized可以保证同一时间内只有一个线程拿到锁，进入到代码块去执行代码，这样说如果不能理解，那么就想象下面的一个场景，有一个厕所只有一个坑位，并且厕所还上锁了，就是为了防止多人一起上厕所的不文明现象，每个人上厕所都必须要去厕所管理员处缴费，缴费后才能拿到锁再去上厕所，上完厕所再把要是还给厕所管理员，synchronized就是厕所管理员，保证一次只能有一个人拿到锁，并且每个人用完厕所之后都必须要归还钥匙。接下来看到下面一个同步加方法：将其进行反编译后查看代码：javap -v -p Demo可以看到有两个指令明显和monitor有关：monitorenter：在判断拥有同步标识 ACC_SYNCHRONIZED 抢先进入此方法的线程会优先拥有 Monitor 的 owner ，此时计数器 +1monitorexit：当执行完退出后，计数器 -1，归 0 后被其他进入的线程获得可见性指的是当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他的线程能够立马感知，能看到修改后的值。（线程的可见性和一个叫JMM的东西息息相关，后面会写一篇关于可见性结合volatile关键字的文章）而Synchronized拥有可见性，因为它加锁和释放锁都有如下语义：线程加锁前，必须清空工作内存中共享变量的值，从而从主内存中读取最新的共享变量的值。线程释放锁时，必须把共享变量的值刷新到主内存中。synchronized的可见性依赖于操作系统内核互斥锁实现，相当于JVM中的lock，unlock，退出代码块时需要刷新共享变量到主内存中，这一点和volatile关键字不一样，volatile关键字的可见性是依赖于内存屏障（也叫内存栅栏）来实现的。as-if-serial，就是保证不管编译器和处理器为了性能优化怎样进行指令重排序，都需要保证单线程下的运行结果的正确性。也就是常说的：如果在本线程内观察，所有的操作都是有序的，如果在一个线程观察另一个线程，所有的操作都是无序的。注意，这里的有序性和volatile是不一样的，它并不是volatile的防止指令重排序。可重入锁的概念很简单，就是一个线程可以多次获取自己持有的对象锁，这种锁就是可重入锁，同样的释放锁也就需要释放相同数量的锁。synchronized锁对象中就有一个计数器，用于存放获取锁的次数，也就是重入次数。synchronized 锁有四种交替升级的状态：无锁、偏向锁、轻量级锁和重量级，这几个状态随着竞争情况逐渐升级，后续会补上一张完整的锁升级图。“Java中的Synchronized原理是什么”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注百云主机网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！

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