网站seo博客/庆云网站seo

synchronized关键字在java中是用作线程同步的，保障同步区代码的正确执行，同一时间仅有一个线程进入同步区。

其原理是使用锁技术，通过竞争，得到锁的线程执行同步区代码，未得到锁的线程自旋、阻塞等待。

曾经synchronized被认为是重量级的，获取和释放锁的过程耗时，影响并发性能。这种情况在java1.6后有所改善，java的作者们通过研究发现，synchronized同步区的锁在大部分时间下，并不会被多线程竞争，往往是一个线程进入执行完后反复获取锁或下一个线程取得锁。通过引入偏向锁、轻量级锁，减少了锁的获取、释放的耗时，提高性能。

锁是什么，java中的每个对象都可以作为锁，包括数组。如何表示锁被线程获取、锁的存储结构是什么样？

对象头

HotSpot虚拟机的java对象的存储可分为三部分：对象头、实例数据、对齐填充。

一般而言，对象头分为两部分：一部分称为Mark Word，这部分在不同位数虚拟机上存储长度不一样，32位虚拟机上是32bits，64位虚拟机上是64bits；另一部分是类型信息的指针；

Mark Word的存储结构并不是固定不变的，虚拟机会根据锁的状态调整存储，充分利用存储空间，如下图tag bits 列标识锁状态，在01时，会有额外的一位用于区分偏向锁，1标识偏向锁，0表示无锁。00时表示轻量级锁，10表示重量级锁，10是GC标记。

偏向锁、轻量级锁、重量级锁会发生单向的转换，只能从偏向锁向轻量级锁转换，轻量级锁向重量级转换。

偏向锁

在无线程竞争情况下，比如只有一个线程在同步区不断获取或释放锁，偏向锁级别会比较高效。线程只需要在对象头和当前线程栈帧中通过cas操作设置当前线程ID，下次进入同步区，只需要cas比对当前线程ID与Mark Word存储的是否一致，一致则代表获取到锁。如果这时候有其他线程也需要进入同步块，那cas比对必然失败，这时线程会继续测试Mark Work中偏向锁标识是否为1(1表示当前是偏向锁)，如果没有设置，则使用CAS竞争锁，如果设置了，则尝试用CAS将Mark Word线程ID设置为当前线程。

所以在偏向锁时，偏向锁可以偏向不同线程，下面还会讨论偏向锁的撤销，从偏向锁变为无锁状态。

偏向锁撤销

偏向锁使用了当竞争出现时，才释放锁的机制，即如果某时刻一直只有一个线程进出临界区，其实它即使执行完临界区，锁也没有释放，Mark Word中的线程数据不会更改。当竞争出现，即有其他线程要进入临界区，这时需要撤销偏向锁。需要等待全局安全点(在这个时间点上没有正在执行的字节码)。它先暂停当前锁的持有线程，检测该线程是否存活，如果不存活，则将对象头设置为无锁状态，如果存活，先执行完当前栈，然后将对象头设置为无锁、偏向其他锁或不再适合偏向锁。最后唤醒暂停线程。

以上表述摘录并理解自《java并发编程艺术》一书，理解时，有以下疑问：

全局安全点，是否意味着偏向锁的持有线程当前肯定不在临界区中？不适合偏向锁是否意味着锁升级？

轻量级锁

加锁：将Mark Word复制到锁记录中，然后CAS替换对象头中的内容为锁记录指针。如果替换成功，则表示无竞争，线程获取锁；如果失败，则表示有竞争，

其它线程已经获取锁成功，当前线程通过自旋获取锁。自旋即非阻塞同步方式，不断在循环中尝试，是会消耗CPU的。

解锁：通过CAS操作将对象头中的指针替换回栈帧中的锁记录，替换成功则释放成功，替换失败则表示当前存在竞争，需要升级为重量级锁。

对于以上内容同样存在疑问：

当一个线程已经获取锁，即替换对象头中的数据为指针，这时候其他线程是如何判断这份数据是指针还是原始对象头数据的？数据本身有何特征？

当一个线程释放锁时，如果释放失败，那么当前对象头中存储的数据是什么？当前锁标识又存储的是什么？

重量级锁

获取不到锁的线程进入阻塞，获取到锁的线程，在释放锁时会有唤醒操作。

附上《java并发编程艺术》一书的几张图