Java中synchronized关键字的使用方法
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在并发编程中,synchronized关键字是常出现的角色。之前我们都称呼synchronized关键字为重量锁,但是在JDK1.6中对synchronized进行了优化,引入了偏向锁、轻量锁。本篇介绍synchronized关键字的使用方式,区别和偏向锁、轻量锁和重量锁实现原理。
先看看synchronized关键字的4种用法。
1、修饰普通方法
private synchronized void synMethod(){ }
这种用法中,synchronized锁的对象实例。
2、修饰静态方法
private static synchronized void synMethod(){ }
synchronized在这种情况下,锁的是当前Class类对象。
3、同步方法块
private void synMethod1(){ synchronized(this){ } } private void synMethod2(){ synchronized(ThreadTest.class){ } }
synMethod1中锁对象实例;synMethod2的是当前Class类对象。
再介绍锁原理
在介绍锁原理之前,先认识一下Java对象头Mark Word,以32位为例。
锁状态 | 25 bit | 4bit | 1bit | 2bit | ||
23bit | 2bit | 是否偏向锁 | 锁标志位 | |||
轻量级锁 | 指向栈中锁记录的指针 | 0 | ||||
重量级锁 | 指向互斥量(重量级锁)的指针 | 10 | ||||
GC标记 | 空 | 11 | ||||
偏向锁 | 线程ID | Epoch | 对象分代年龄 | 1 | 01 | |
无锁 | 对象的hashCode | 对象分代年龄 | 0 | 01 |
上面的表格中,描述的是对象在每个锁状态时,对象头中所存储的信息。
1、偏向锁
实际环境中,线程在访问同步块时,如果没有其他线程对锁进行竞争,并且由同一个线程多次获得锁,也就是单线程运行同步代码,在这种情况下,若是每次还阻塞线程,就代表白白浪费CPU性能。这种情况下,引入了偏向锁概念。
访问同步代码块
判断对象头Mark Word中存储的线程ID是否指向当前线程,如果是,则表明当前是锁的重入,不需要再获得锁,直接执行同步代码
如果不是,则尝试使用CAS算法将线程ID更新至对象头中。
成功,获得锁,执行同步代码。更新失败表明存在锁竞争,等待全局安全点,暂停拥有偏向锁的线程,根据对象头的锁标志位,选择将偏向锁升级为轻量锁或者置为无锁。
可以使用-XX:-userBiasedLocking=false来关闭JVM偏向锁优化,默认直接进入轻量锁。
2、轻量锁
访问同步代码块时,先在当前线程的线程栈中创建一个锁记录(Lock Record)区域。
把对象头Mark Word拷贝到Lock Record中。
利用CAS尝试将对象头Mark Word中的线程指针更新为指向当前线程的指针
更新成功,则获得轻量锁。
更新失败,检查Mark Word中的指针是否指向当前线程。
如果是,则说明是锁的重入现象。执行同步代码块
如果不是,则说明此时存在竞争。需要把轻量锁膨胀为重量锁。
3、重量锁
重量锁是基于对象监视器(Monitor)来实现的。
线程在执行同步代码时,需要调用一个Monitor.enter指令。执行退出后,调用Monitor.exit指令。这里看得出,监视器具有排它性,一个时间点只能有一个线程enter成功,其他线程只能阻塞在队列中。所以这种重量锁的操作成本很高。
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