synchronized原理

目录

一、基本特点

二、优化操作

1、锁升级

2、锁消除

3、锁粗化

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一、基本特点

从锁策略的角度，可以分析出synchronized具有以下特点：

(1) 开始是乐观锁，锁冲突激烈转化为悲观锁；

(2) 开始是轻量级锁，如果锁被持有的时间较长，就转换为重量级锁；

(3) 轻量级锁的部分是基于自旋锁实现的，重量级锁的部分是基于挂起等待锁实现的；

(4) 不是读写锁，是普通互斥锁；

(5) 是非公平锁；

(6) 是可重入锁。

二、优化操作

1、锁升级

JVM将synchronized分为无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁几种状态，根据不同情况，状态会进行升级。

无锁，即不加锁的状态。

偏向锁：

偏向锁类似于单例模式中的“懒汉模式”，必要的时候才会真正加锁。

偏向锁会给锁对象设置一个标志位，记录这个锁属于哪个线程：

如果后续没有其他线程来竞争这个锁，那么就不需要真加锁；

如果后续有其他线程来竞争这个锁，那么就取消偏向锁的状态，进入轻量级锁的状态。

举个栗子：两个线程同时进行count++操作

public class Test {
    private static int count;//计数器
    private static Object locker = new Object();//锁对象
 
    //自增方法
    public static void getAndIncrement(){
        synchronized (locker){
            count++;
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 50000; i++) {
                getAndIncrement();
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 50000; i++) {
                getAndIncrement();
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
 
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println("count = "+count);
    }
}

如果两个线程在调度的时候恰好错开了，就不会真加锁，如下图： 

如果两个线程在调度的时候没有完全错开，只有当t2执行到lock时，t1的lock才真正生效：

轻量级锁：

当线程之间产生锁竞争时，就会升级到轻量级锁状态。

重量级锁：

当线程之间锁竞争激烈时，就会升级到重量级锁状态。

2、锁消除

JVM会对我们写的代码进行判定，如果发现某段代码不必加锁，但又使用了synchronized的时候，就会直接消除这个锁。

比如说，在单线程环境执行某一段加锁的代码时，就没必要加锁~

或者多个线程各自获取不同的锁对象时，也没必要加锁~

3、锁粗化

锁粗化，就是把细粒度的锁变为粗粒度的锁。

synchronized代码块中包含的代码少，则粒度细；包含的代码多，则粒度粗。

如果发现代码中频繁地进行无意义的加锁操作，就会进行锁粗化~

当然，粗化的前提是保证代码的逻辑在粗化前后是不变的~

举个栗子：给领导打电话汇报工作时：

方式一：

打电话，汇报工作1，挂电话；

打电话，汇报工作2，挂电话；

打电话，汇报工作3，挂电话。

方式二：

打电话，汇报工作1，汇报工作2，汇报工作3，挂电话。

显然，方式二更加高效~

synchronized背后竟然做了这么多的优化~

设计JVM的大佬，为了简化synchronized的使用，真是为我这种菜鸡操碎了心555~