一路谈谈锁

2023-11-19 19:10:22

Synchronized

一、使用

修饰类的：实例方法、静态方法、代码块；

实例方法：锁对象为当前实例对象：

public synchronized void sayHello(){
	System.out.println("Hello World");
}

静态方法：锁对象为当前类Class对象：

public static synchronized void sayHello(){
	System.out.println("Hello World");
}

代码块：

//锁对象
synchronized(this){}
//锁对象
synchronized(""){}
//锁class
synchronized(xxx.class){}

二、原理

2.1、Java对象头（Object Header）

普通对象：

|--------------------------------------------------------------|
|                     Object Header (64 bits)                  |
|------------------------------------|-------------------------|
|        Mark Word (32 bits)         |    Klass Word (32 bits) |
|------------------------------------|-------------------------|

数组对象：

|--------------------------------------------------------------|
|                     Object Header (64 bits)                  |
|------------------------------------|-------------------------|
|        Mark Word (32 bits)         |    Klass Word (32 bits) |
|------------------------------------|-------------------------|

其中Mark Word（32位，JVM为32位）：

|-------------------------------------------------------|--------------------|
|                  Mark Word (32 bits)                  |       State        |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
| identity_hashcode:25 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 |       Normal       |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|  thread:23 | epoch:2 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 |       Biased       |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|               ptr_to_lock_record:30          | lock:2 | Lightweight Locked |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|               ptr_to_heavyweight_monitor:30  | lock:2 | Heavyweight Locked |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|                                              | lock:2 |    Marked for GC   |
|-------------------------------------------------------|--------------------|

identity_hashcode：自身hashcode
age：分代年龄，只有4位，最大值为15，所以-XX:MaxTenuringThreshold最大值为15；
thread：偏向锁的线程ID
lock：:锁状态标记位，用尽可能少的二进制位表示尽可能多的信息。该标记的值不同，整个mark word表示的含义不同。
biased_lock:是否启用偏向锁，1启用，0没有。
state：
- Normal:正常(无状态)。lock：01；biased_lock：0
- Biased:偏向锁。lock：01；biased_lock：1
- Lightweight Locked:轻量级锁。lock：00；
- Heavyweight Locked:重量级锁。lock：10；
- Marked for GC:GC。lock：11；

2.2、Monitor 监视器

WaitSet：线程调wait()时进入；
EntryList：阻塞等待队列。
Owner：获取锁的线程。

todo：原理过程：

三、内存可见性

synchronized能解决内存可见性问题，被synchronized加锁后，他会做出以下操作：

获取同步锁；
清空内存；
从主内存中拷贝新的对象副本到工作线程中；
继续执行代码，刷新主内存的数据；
释放同步锁；

四、总结：

可保证原子性；
可保证内存可见性；获取锁，从主内存获取最新；释放锁，把最新写入主内存；简单读取最新变量可用volatile；
注意死锁：A和B线程分别持有A和B锁，分别等待B和A锁；应按顺序申请；
可重入性：重入和退出时有计数器增减；

volatile关键字

内存可见性就是多个线程共享访问和操作相同的变量，但一个线程对一个共享变量的修改，另一个线程并不能马上被看到，甚至永远也看不到。

在计算机的系统中，除了内存。数据还会被缓存在CPU的寄存器以及各种缓存中，当访问一个变量时，可能直接从寄存器或CPU缓存中获取，而不一定到内存中去取，当修改一个变量时，也可能是先写到缓存中，稍后才会同步更新到内存中。在单线程的程序中，这一般不是问题。但是在多线程的程序中，尤其是在有很多CPU的情况下，这就是严重的问题。一个线程对内存的修改，另一个线程看不到，一是修改没有及时同步到内存，二是另一个线程根本就没从内存读。

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