怎樣深入理解Java多線程與并發(fā)框中的synchronized 關(guān)鍵字，相信很多沒有經(jīng)驗(yàn)的人對(duì)此束手無策，為此本文總結(jié)了問題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個(gè)問題。

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一、Class文件與對(duì)象

對(duì)象頭 32位JVM的對(duì)象頭

二、synchronized 三種應(yīng)用方式

用于實(shí)例對(duì)象方法（對(duì)象是鎖） 用于靜態(tài)方法（類是鎖） 用于同步代碼塊（同步代碼塊是鎖）

三、synchronized 底層語義原理

鎖：就在對(duì)象頭中

Java 虛擬機(jī)中的同步(Synchronization)基于 進(jìn)入enter 和 退出exit 監(jiān)視器(Monitor)對(duì)象 實(shí)現(xiàn)， 無論是顯式同步(有明確的 monitorenter 和 monitorexit 指令,即同步代碼塊)還是隱式同步都是如此。在 Java 語言中，同步用的最多的地方可能是被 synchronized 修飾的同步方法。同步方法 并不是由 monitorenter 和 monitorexit 指令來實(shí)現(xiàn)同步的，而是由方法調(diào)用指令讀取運(yùn)行時(shí)常量池中方法的 ACC_SYNCHRONIZED 標(biāo)志來隱式實(shí)現(xiàn)的，關(guān)于這點(diǎn)，稍后詳細(xì)分析。下面先來了解一個(gè)概念Java對(duì)象頭，這對(duì)深入理解synchronized實(shí)現(xiàn)原理非常關(guān)鍵。

1. 對(duì)象加鎖： 使用 monitorenter 和 monitorexit 指令分別獲取控制權(quán)和釋放控制權(quán)。

2. 方法加鎖：

方法級(jí)的同步是隱式，即無需通過字節(jié)碼指令來控制的，它實(shí)現(xiàn)在方法調(diào)用和返回操作之中。JVM可以從方法常量池中的方法表結(jié)構(gòu)(method_info Structure) 中的 ACC_SYNCHRONIZED 訪問標(biāo)志區(qū)分一個(gè)方法是否同步方法。當(dāng)方法調(diào)用時(shí)，調(diào)用指令將會(huì)檢查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 訪問標(biāo)志是否被設(shè)置，如果設(shè)置了，執(zhí)行線程將先持有monitor（虛擬機(jī)規(guī)范中用的是監(jiān)視器一詞）， 然后再執(zhí)行方法，最后再方法完成(無論是正常完成還是非正常完成)時(shí)釋放monitor。在方法執(zhí)行期間，執(zhí)行線程持有了monitor，其他任何線程都無法再獲得同一個(gè)monitor。如果一個(gè)同步方法執(zhí)行期間拋 出了異常，并且在方法內(nèi)部無法處理此異常，那這個(gè)同步方法所持有的monitor將在異常拋到同步方法之外時(shí)自動(dòng)釋放。

四、JVM對(duì)synchronized的優(yōu)化

背景：Java 6之后，為了減少獲得鎖和釋放鎖所帶來的性能消耗，引入了 偏向鎖 和 輕量級(jí)鎖。 鎖的狀態(tài)：無鎖狀態(tài)、偏向鎖、輕量級(jí)鎖、重量級(jí)鎖。 鎖從 偏向鎖 -> 輕量級(jí)鎖 -> 重量級(jí)鎖 的鎖升級(jí)是單向的、不可逆的，沒有 鎖降級(jí) 這一說。

1. 偏向鎖

因此為了減少同一線程獲取鎖(會(huì)涉及到一些CAS操作,耗時(shí))的代價(jià)而引入偏向鎖。偏向鎖的核心思想是，如果一個(gè)線程獲得了鎖，那么鎖就進(jìn)入偏向模式，此時(shí)Mark Word 的結(jié)構(gòu)也變?yōu)槠蜴i結(jié)構(gòu)，當(dāng)這個(gè)線程再次請(qǐng)求鎖時(shí)，無需再做任何同步操作，即獲取鎖的過程，這樣就省去了大量有關(guān)鎖申請(qǐng)的操作，從而也就提供程序的性能。

2. 輕量級(jí)鎖

輕量級(jí)鎖所適應(yīng)的場(chǎng)景是 線程交替執(zhí)行同步塊 的場(chǎng)合，如果存在 同一時(shí)刻訪問同一鎖 的場(chǎng)合，就會(huì)導(dǎo)致輕量級(jí)鎖膨脹為重量級(jí)鎖。

3. 自旋鎖

自旋鎖是樂觀的一種表現(xiàn)，樂觀的認(rèn)為很大概率是能夠獲得鎖的。（根據(jù)阿里巴巴Java開發(fā)規(guī)范：如果每次訪問沖突的概率小于 20%，推薦使用樂觀鎖，否則使用悲觀鎖。樂觀鎖的重試次數(shù)不得小于3次。）

4. 重入鎖

從互斥鎖的設(shè)計(jì)上來說，當(dāng)一個(gè)線程試圖操作一個(gè)由其他線程持有的對(duì)象鎖的臨界資源時(shí)，將會(huì)處于阻塞狀態(tài)，但當(dāng)一個(gè)線程再次請(qǐng)求自己持有對(duì)象鎖的臨界區(qū)的資源時(shí)，這種情況屬于 *重入鎖，請(qǐng)求將會(huì)成功，在java中synchronized是基于原子性的內(nèi)部鎖機(jī)制，是可重入的，因此在一個(gè)線程調(diào)用synchronized方法的同時(shí)在其方法體內(nèi)部調(diào)用該對(duì)象另一個(gè)synchronized方法，也就是說一個(gè)線程得到一個(gè)對(duì)象鎖后再次請(qǐng)求該對(duì)象鎖，是允許的，這就是synchronized的可重入性。

5. 鎖消除

消除鎖是虛擬機(jī)另外一種鎖的優(yōu)化，這種優(yōu)化更徹底，Java虛擬機(jī)在JIT編譯時(shí)(可以簡(jiǎn)單理解為當(dāng)某段代碼即將第一次被執(zhí)行時(shí)進(jìn)行編譯，又稱即時(shí)編譯)，通過對(duì)運(yùn)行上下文的掃描，去除不可能存在共享資源競(jìng)爭(zhēng)的鎖，通過這種方式消除沒有必要的鎖，可以節(jié)省毫無意義的請(qǐng)求鎖時(shí)間，如下StringBuffer的append是一個(gè)同步方法，但是在add方法中的StringBuffer屬于一個(gè)局部變量，并且不會(huì)被其他線程所使用，因此StringBuffer不可能存在共享資源競(jìng)爭(zhēng)的情景，JVM會(huì)自動(dòng)將其鎖消除。

五、synchronized關(guān)鍵點(diǎn)

中斷與synchronized： 事實(shí)上線程的中斷操作對(duì)于正在等待獲取的鎖對(duì)象的synchronized方法或者代碼塊并不起作用，也就是對(duì)于synchronized來說，如果一個(gè)線程在等待鎖，那么結(jié)果只有兩種，要么它獲得這把鎖繼續(xù)執(zhí)行，要么它就保存等待，即使調(diào)用中斷線程的方法，也不會(huì)生效。

看完上述內(nèi)容，你們掌握怎樣深入理解Java多線程與并發(fā)框中的synchronized 關(guān)鍵字的方法了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！