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synchronized基本使用以及原理

FullStackDeveloper / 1570人閱讀

摘要：場(chǎng)景在并發(fā)編程中存在線程安全問(wèn)題，主要原因有存在共享數(shù)據(jù)，多線程共同操作共享數(shù)據(jù)。底層語(yǔ)義原理可通過(guò)工具和去觀察的底層以及線程情況。注同一個(gè)線程可以對(duì)同一個(gè)對(duì)象多次加鎖，，，重入鎖

1. 場(chǎng)景

??????在并發(fā)編程中存在線程安全問(wèn)題，主要原因有：存在共享數(shù)據(jù)，多線程共同操作共享數(shù)據(jù)。關(guān)鍵字synchronized可以保證在同一時(shí)刻，只有一個(gè)線程可以執(zhí)行某個(gè)方法或某個(gè)代碼塊，同時(shí)synchronized可以保證一個(gè)線程的可見(jiàn)性

2. 概念

利用鎖的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的（解決數(shù)據(jù)點(diǎn)不一致性 JMM）

鎖機(jī)制有如下兩種特性

互斥性
在同一時(shí)間只允許一個(gè)線程持有某個(gè)對(duì)象鎖，通過(guò)這種特性來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程中的協(xié)調(diào)機(jī)制，這樣在同一時(shí)間只有一個(gè)線程對(duì)所需同步的代碼塊(復(fù)合操作)進(jìn)行訪問(wèn)?；コ庑砸卜Q為操作的原子性

可見(jiàn)性
必須確保在鎖被釋放之前，對(duì)共享變量所做的修改，對(duì)于隨后獲得該鎖的另一個(gè)線程是可見(jiàn)的（即在獲得鎖時(shí)應(yīng)獲得最新共享變量的值），否則另一個(gè)線程可能是在本地緩存的某個(gè)副本上繼續(xù)操作從而引起不一致。

3. synchronized的用法

同步方法(分普通方法和靜態(tài)方法)
用法：只需要在方法上面添加synchronized關(guān)鍵字即可。
同步普通方法：只能作用在單例上面，如果不是單例，同步方法鎖將失效。
同步靜態(tài)方法：不管你有多少個(gè)類實(shí)例，同時(shí)只有一個(gè)線程能獲取鎖進(jìn)入這個(gè)方法。

同步對(duì)象實(shí)例

 private static int m = 0;
 private Object obj = new Object();

 public void test1() {
     try {
         synchronized (obj) {
             TimeUnit.MINUTES.sleep(2);
             m++;
         }
     } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
     }
 }

同步類

鎖效果與同步靜態(tài)方法一樣，都是類級(jí)別的鎖，同時(shí)只有一個(gè)線程能訪問(wèn)帶有同步類鎖的方法。

public class synchronizedDemo {
    private static int m = 0;
    public void test2() {
        try {
            synchronized (synchronizedDemo.class) {
                TimeUnit.MINUTES.sleep(2);
                m++;
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

同步this實(shí)例

與同步塊的用法一致，表示鎖住整個(gè)當(dāng)前對(duì)象實(shí)例，只有獲取到這個(gè)實(shí)例的鎖才能進(jìn)入這個(gè)方法。

private static int m = 0;
    public void test2() {
        try {
            synchronized (this) {
                TimeUnit.MINUTES.sleep(2);
                m++;
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
4. synchronized底層語(yǔ)義原理

可通過(guò)工具jconsole和jstack去觀察synchronized的底層以及線程情況。

方法鎖：

方法鎖就是由關(guān)鍵字ACC_SYNCHRONIZED實(shí)現(xiàn)是否互斥方法，

對(duì)象鎖：

monitor：在jvm規(guī)范中每個(gè)對(duì)象和類在邏輯上都是和一個(gè)監(jiān)視器(monitor)相關(guān)聯(lián)的，為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視器的排他性監(jiān)視能力，JVM為每一個(gè)對(duì)象和類都關(guān)聯(lián)一個(gè)鎖，鎖住了一個(gè)對(duì)象，這就是獲得對(duì)象相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器。
實(shí)現(xiàn)原理：某一個(gè)線程占有這個(gè)對(duì)象的時(shí)候，首先monitor的計(jì)數(shù)器是不是0，如果是0表示還沒(méi)有線程占有這個(gè)時(shí)候線程占有這個(gè)對(duì)象，并且對(duì)這個(gè)對(duì)象的monitor+1；如果不為0表示這個(gè)對(duì)象已經(jīng)被其他線程占有，這個(gè)線程等待。當(dāng)線程釋放占有權(quán)的時(shí)候monitor-1。
注：同一個(gè)線程可以對(duì)同一個(gè)對(duì)象多次加鎖，+1，+1，重入鎖

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