Java并发 | 16.[基础] synchronized简述
文章目录
- 1. synchronized的作用
- 1.1. 线程安全问题概述
- 1.2. 解决线程安全问题
- 2. synchronized语法
- 2.1. 标准语法(标准但不常用...)
- 2.2. 进阶写法(常见写法)
- 修饰非静态方法
- 修饰静态方法
- 特别注意
- 3. synchronized底层原理概述
- 3.1. JDK1.6之前(重量级锁)
- 3.2. JDK1.6以后(偏向锁、轻量级锁和重量级锁)
- 参考资料
1. synchronized的作用
1.1. 线程安全问题概述
上文提到,「多个线程」「读写」「共享资源」时发生了指令交错,就可能出现线程安全问题。
「互斥锁」可以解决线程安全问题,其核心在于:当存在多个线程操作共享数据时,需要保证同一时刻只有一个线程正在操作该数据,而其他线程必须等该线程处理完毕才能执行。
1.2. 解决线程安全问题
synchronized( Object obj ) 借助锁机制,保证被其包裹的代码块始终是原子性操作(直到拥有锁的线程A执行完这段代码的所有指令,期间其他线程都无法拥有锁,即无法对线程A的执行产生干扰),从而解决线程安全问题。
简单分析以下代码:
static Object obj = new Object();
private void function1(){
synchronized (obj){
// code here...
}
}
private void function2(){
synchronized (obj){
// code here...
}
}
若开启了两个线程,分别记为t1和t2。由于这两个方法中 synchronized 锁住的是同一个对象,那么:
-
[结论] 当 t1 正在执行 function1 时,直到 t1 的这段 synchronized 代码块执行完毕,t2都无法执行 function1 和 function2(t2将被阻塞);
-
[解析] 当t1在执行 function1 时,始终拥有着锁(占用了obj1),t2无法获取锁,既不能执行 function1,也无法执行function2,因而陷入阻塞状态,直到 t1 执行完毕 synchronized 代码块,才会将t2唤醒。
2. synchronized语法
2.1. 标准语法(标准但不常用…)
不常用并不是因为它不正确,而是因为其他的写法可以偷懒 [doge]
static Object obj; // 对象锁
private void function(){
synchronized(obj){
// code here...
}
}
2.2. 进阶写法(常见写法)
修饰非静态方法
对于非静态方法,以下两种写法是等价的,锁住的对象是「当前对象」,
这意味着「同一对象」中所有被 synchronized 修饰的方法都是互斥的:
public synchronized void baseFunction(){
// code here...
}
public void baseFunction(){
synchronized(this){
// code here...
}
}
修饰静态方法
对于静态方法,以下两种写法是等价的,锁住的对象是「类对象」,
这意味着「同一个类」中所有被 synchronized 修饰的方法都是互斥的:
public class Test{
public synchronized static void baseFunction(){
// code here...
}
}
public class Test{
public static void baseFunction(){
synchronized(Test.class){
// code here...
}
}
}
特别注意
如果两个synchronized( )锁住的不是同一个对象,那这两段代码块在执行时并不会产生互斥:
// 以下两个代码锁住的不是同一个对象,彼此间的运行并不会产生互斥
public class Test{
public synchronized void function1(){
// code here...
}
public synchronized static void function2(){
// code here...
}
}
3. synchronized底层原理概述
当一个线程希望执行被 synchronized( Object obj ) 修饰的代码块时,会先尝试获取相应的锁对象obj,并根据是否成功获取该对象而进行不同的操作(直接执行、自旋、锁升级、阻塞等)
3.1. JDK1.6之前(重量级锁)
在jdk1.6之前,synchronized( Object obj ) 的底层就是一个很纯粹的「重量级锁」,一旦编译这段代码,就会从操作系统中申请一个 Monitor 对象并实现重量级锁机制。重量级锁机制的大致流程如下:
当一个线程希望执行被 synchronized( Object obj ) 修饰的代码块时,会先尝试获取相应的锁对象obj:
- 如果能成功获取该对象,则称这个线程 拥有了锁,该线程会对 obj 上锁,此时其他想要执行该代码块的线程都将被阻塞(BLOCKED);
- 如果不能获取该对象,说明这个 obj 被其他线程上了锁,称该线程 没有抢到锁,它将被阻塞,直到抢到锁的线程执行完毕并将其唤醒。
3.2. JDK1.6以后(偏向锁、轻量级锁和重量级锁)
由于重量级锁需要向操作系统申请一个 Monitor 对象,而且锁机制实现起来相当消耗性能,JDK1.6则根据线程竞争情况来自适应地选择「偏向锁」、「轻量级锁」和「重量级锁」。
本文暂不对这三个锁展开说明
参考资料
[视频] 04.005-上下文切换-synchronized-解决
[视频] 04.006-上下文切换-synchronized-理解
[视频] 04.007-上下文切换-synchronized-理解
[视频] 04.008-上下文切换-synchronized-思考
[视频] 04.010-synchronized-加在方法上
[文章] 从偏向锁是如何升级到重量级锁的