Java中的关键字--synchronized

　　在并发编程中，synchronized关键字是常出现的角色。之前我们都称呼synchronized关键字为重量锁，但是在jdk1.6中对synchronized进行了优化，引入了偏向锁、轻量锁。本篇介绍synchronized关键字的使用方式，区别和偏向锁、轻量锁和重量锁实现原理。

　　先看看synchronized关键字的4种用法。

　　1、修饰普通方法

 

 private synchronized void synmethod(){
        
    }

 

　　这种用法中，synchronized锁的对象实例。

　　

　　2、修饰静态方法

private static synchronized void synmethod(){
        
    }

　　synchronized在这种情况下，锁的是当前class类对象。

　　

　　3、同步方法块

private  void synmethod1(){
        synchronized(this){
            
        }
    }
    private  void synmethod2(){
        synchronized(threadtest.class){
            
        }
    }

　　synmethod1中锁对象实例；synmethod2的是当前class类对象。

 

　再介绍锁原理

　　在介绍锁原理之前，先认识一下java对象头mark word，以32位为例。

锁状态	25 bit			4bit	1bit	2bit
	23bit		2bit		是否偏向锁	锁标志位
轻量级锁	指向栈中锁记录的指针					0
重量级锁	指向互斥量（重量级锁）的指针					10
gc标记	空					11
偏向锁	线程id	epoch		对象分代年龄	1	01
无锁	对象的hashcode			对象分代年龄	0	01

 　　上面的表格中，描述的是对象在每个锁状态时，对象头中所存储的信息。

1、偏向锁

　　实际环境中，线程在访问同步块时，如果没有其他线程对锁进行竞争，并且由同一个线程多次获得锁，也就是单线程运行同步代码，在这种情况下，若是每次还阻塞线程，就代表白白浪费cpu性能。这种情况下，引入了偏向锁概念。

• 访问同步代码块
• 判断对象头mark word中存储的线程id是否指向当前线程，如果是，则表明当前是锁的重入，不需要再获得锁，直接执行同步代码
• 如果不是，则尝试使用cas算法将线程id更新至对象头中。
• 成功，获得锁，执行同步代码。更新失败表明存在锁竞争，等待全局安全点，暂停拥有偏向锁的线程，根据对象头的锁标志位，选择将偏向锁升级为轻量锁或者置为无锁。

　　可以使用-xx:-userbiasedlocking=false来关闭jvm偏向锁优化，默认直接进入轻量锁。

 

2、轻量锁

　

 

• 访问同步代码块时，先在当前线程的线程栈中创建一个锁记录（lock record）区域。
• 把对象头mark word拷贝到lock record中。
• 利用cas尝试将对象头mark word中的线程指针更新为指向当前线程的指针
• 更新成功，则获得轻量锁。
• 更新失败，检查mark word中的指针是否指向当前线程。
• 如果是，则说明是锁的重入现象。执行同步代码块
• 如果不是，则说明此时存在竞争。需要把轻量锁膨胀为重量锁。

3、重量锁

　　重量锁是基于对象监视器（monitor）来实现的。

　　线程在执行同步代码时，需要调用一个monitor.enter指令。执行退出后，调用monitor.exit指令。这里看得出，监视器具有排它性，一个时间点只能有一个线程enter成功，其他线程只能阻塞在队列中。所以这种重量锁的操作成本很高。