title: synchronized原理詳解
date: 2019-11-27
author: qinghaihu
categories:
- 并發(fā)編程
tags:- synchronized
synchronized內(nèi)置鎖是一種對(duì)象鎖(鎖的是對(duì)象而非引用)，作用粒度是對(duì)象，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)臨界資源的同步互斥訪問(wèn)亿胸，是可重入的禾乘。
加鎖方式
- 同步實(shí)例方法饲握，鎖的是當(dāng)前實(shí)例對(duì)象
- 同步類方法纷妆，鎖的是當(dāng)前類對(duì)象（類加載后的Class對(duì)象）
- 同步代碼塊，鎖的是括號(hào)里面的對(duì)象
synchronized底層原理
synchronized是基于JVM內(nèi)置鎖實(shí)現(xiàn)，通過(guò)內(nèi)部對(duì)象Monitor(監(jiān)視器鎖)實(shí)現(xiàn)昵观，基于進(jìn)入與退出Monitor對(duì)象實(shí)現(xiàn)方法與代碼塊同步，監(jiān)視器鎖的實(shí)現(xiàn)依賴操作系統(tǒng)的Mutex lock（互斥鎖）實(shí)現(xiàn)，它是一個(gè)重量級(jí)鎖性能較低酪劫。當(dāng)吞鸭，JVM內(nèi)置鎖在1.5之后版本做了重大的優(yōu)化，如鎖粗化（Lock）覆糟、鎖消除（Lock Elimination）刻剥、輕量級(jí)鎖（Lightweight）、偏向鎖（Biased Locking）滩字、適應(yīng)性自旋（Adaptive Spinning）等來(lái)減少鎖操作的開銷造虏，內(nèi)置鎖的并發(fā)性能已經(jīng)基本與Lock持平。
synchronized關(guān)鍵字被編譯成字節(jié)碼后會(huì)被翻譯成monitorenter 和monitorexit兩條指令分別在同步塊邏輯代碼的起始位置與結(jié)束位置麦箍。
這里以線程安全的單例設(shè)計(jì)模式為例漓藕，利用javap -verbose Singleton.class命令，我們看看編譯后的部分匯編代碼挟裂。
public class Singleton {
/**
* 查看匯編指令
* -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -Xcomp
*/
private volatile static Singleton myinstance;
public static Singleton getInstance() {
if (myinstance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (myinstance == null) {
myinstance = new Singleton();//對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程享钞，本質(zhì)可以分文三步
//對(duì)象延遲初始化
}
}
}
return myinstance;
}
public static void main(String[] args) {
Singleton.getInstance();
}
}
public static com.it.edu.jmm.Singleton getInstance();
descriptor: ()Lcom/it/edu/jmm/Singleton;
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=2, args_size=0
0: getstatic #2 // Field myinstance:Lcom/it/edu/jmm/Singleton;
3: ifnonnull 37
6: ldc #3 // class com/it/edu/jmm/Singleton
8: dup
9: astore_0
10: monitorenter
11: getstatic #2 // Field myinstance:Lcom/it/edu/jmm/Singleton;
14: ifnonnull 27
17: new #3 // class com/it/edu/jmm/Singleton
20: dup
21: invokespecial #4 // Method "<init>":()V
24: putstatic #2 // Field myinstance:Lcom/it/edu/jmm/Singleton;
27: aload_0
28: monitorexit
29: goto 37
32: astore_1
33: aload_0
34: monitorexit
35: aload_1
36: athrow
37: getstatic #2 // Field myinstance:Lcom/it/edu/jmm/Singleton;
40: areturn
Exception table:
from to target type
11 29 32 any
32 35 32 any
每個(gè)同步對(duì)象都有一個(gè)自己的Monitor(監(jiān)視器鎖)，加鎖過(guò)程如下圖所示：
文章開頭有提到诀蓉，synchronized鎖是一種對(duì)象鎖栗竖，鎖的是對(duì)象，那對(duì)象是如何記錄的鎖信息呢渠啤？這就不得不給提到對(duì)象的內(nèi)存布局狐肢。
HotSpot虛擬機(jī)中，對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局可以分為三塊區(qū)域：對(duì)象頭）沥曹、實(shí)例數(shù)（Instance Data）和對(duì)齊填充（Padding）处坪。
對(duì)象頭：比如 hash碼，對(duì)象所屬的年代架专，對(duì)象鎖同窘，鎖狀態(tài)標(biāo)志，偏向鎖（線程）ID部脚，偏向時(shí)間想邦，數(shù)組長(zhǎng)度（數(shù)組對(duì)象）等。
實(shí)例數(shù)據(jù)：即創(chuàng)建對(duì)象時(shí)委刘，對(duì)象中成員變量丧没，方法等
對(duì)齊填充：對(duì)象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍
