【原】深入理解synchronized

貪挽懶月 2022-06-20 發(fā)布于廣東

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面試官： 請(qǐng)談?wù)勀銓?duì)synchronized的理解。

小白： 這是一個(gè)java的關(guān)鍵字，用來(lái)控制并發(fā)的，被它鎖住的代碼同一時(shí)刻只能有一個(gè)線程訪問(wèn)。

面試官： 還有嗎？

小白： 沒(méi)有了……

面試官： 那你先回去等通知吧！

synchronized，相信學(xué)過(guò)java的都知道它，但是面試一被問(wèn)到這個(gè)，又總是答不出多少東西來(lái)。下面我就將synchronized的知識(shí)點(diǎn)列舉出來(lái)，深入理解(要深入它，才能征服它)。

1. 用來(lái)干嘛的？

這是一個(gè)同步關(guān)鍵字，保證同一時(shí)刻只能有一個(gè)線程執(zhí)行被其修飾的方法或代碼塊，可以保證線程安全。

2. 怎么用呢？

這是一個(gè)關(guān)鍵字，可以用來(lái)修飾靜態(tài)方法、實(shí)例方法、代碼塊。注意這里的代碼塊不是類中的靜態(tài)代碼塊和構(gòu)造代碼塊，而是方法中的代碼塊。

修飾靜態(tài)方法：介紹它修飾靜態(tài)方法之前，先來(lái)回憶一下靜態(tài)方法的特點(diǎn)。靜態(tài)是該類所有實(shí)例共享的，JVM加載該類時(shí)就會(huì)對(duì)其進(jìn)行初始化，因?yàn)椴粚儆谌魏我粋€(gè)實(shí)例，所以靜態(tài)方法里面不能用this關(guān)鍵字。如果synchronized修飾靜態(tài)方法，那么鎖對(duì)象是啥呢？首先排除this，因?yàn)檎{(diào)用靜態(tài)方法的時(shí)候可能該類都還沒(méi)有實(shí)例。所以修飾靜態(tài)方法的時(shí)候，鎖對(duì)象其實(shí)是當(dāng)前class。

// 靜態(tài)方法
public synchronized static void staticFun(){
    System.out.println("synchronized修飾靜態(tài)方法，鎖對(duì)象是當(dāng)前class");
    // 業(yè)務(wù)代碼……
}

修飾實(shí)例方法：既然都說(shuō)了是實(shí)例方法，那么鎖對(duì)象就是當(dāng)前類的實(shí)例。

// 實(shí)例方法
public synchronized void instanceFun(){
    System.out.println("synchronized修飾實(shí)例方法，鎖對(duì)象是類實(shí)例");
    // 業(yè)務(wù)代碼……
}

修飾代碼塊：修飾代碼塊，鎖對(duì)象可以是class，也可以是給定的對(duì)象。如果是class，那就是不管該類new幾個(gè)實(shí)例，都是屬于這個(gè)類的，都會(huì)被鎖??；如果是對(duì)象，那么不同對(duì)象去訪問(wèn)時(shí)是可以獲取到鎖的，所以class作為鎖其實(shí)粒度更粗。

public void fun(){
    synchronized (TestSync.class){ // 鎖對(duì)象是當(dāng)前class
//    synchronized (this){ // 鎖對(duì)象是實(shí)例
        System.out.println("synchronized修飾代碼塊，鎖對(duì)象可以是實(shí)例，可以是類");
    }
}

3. 線程A調(diào)用類的同步實(shí)例方法，線程B可以同時(shí)調(diào)用類的同步靜態(tài)方法嗎？為什么？

我們先用代碼看結(jié)果，再解釋為什么。

 // 靜態(tài)方法
 public synchronized static void staticFun(){
     System.out.println("synchronized修飾靜態(tài)方法，鎖對(duì)象是當(dāng)前class");
     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "進(jìn)入同步靜態(tài)方法");
     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "執(zhí)行結(jié)束");
 }

 // 實(shí)例方法
 public synchronized void instanceFun(){
     System.out.println("synchronized修飾實(shí)例方法，鎖對(duì)象是類實(shí)例");
     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "進(jìn)入同步實(shí)例方法");
     try { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "執(zhí)行結(jié)束");
 }

 public static void main(String[] args){
     TestSync testSync = new TestSync();
     new Thread(() -> {
         testSync.instanceFun();
     }, "線程A").start();

     new Thread(() -> {
         staticFun();
     }, "線程B").start();

     new Thread(() -> {
         testSync.instanceFun();
     }, "線程C").start();
 }

運(yùn)行結(jié)果：

上面的代碼，線程A調(diào)用實(shí)例方法，并且進(jìn)入方法后線程睡了5秒鐘；線程B調(diào)用靜態(tài)方法，還沒(méi)等線程A結(jié)束，線程B已經(jīng)執(zhí)行結(jié)束了，線程B不需要等線程A釋放鎖也可以執(zhí)行。而線程C，因?yàn)槭峭粋€(gè)對(duì)象去調(diào)用的同步實(shí)例方法，所以得等線程A釋放了鎖，線程C才能拿到執(zhí)行權(quán)。假如線程C是另外再new一個(gè)對(duì)象去調(diào)用的，那么也不需要等待線程A釋放鎖。

從結(jié)果可以得出答案：線程A調(diào)用類的同步實(shí)例方法，線程B可以同時(shí)調(diào)用類的同步靜態(tài)方法。原因就是同步實(shí)例方法的鎖是對(duì)象鎖，而同步靜態(tài)方法的鎖是類鎖，鎖對(duì)象不同，所以可以同時(shí)調(diào)用

4. 可以用String字符串來(lái)做鎖對(duì)象嗎？

可以，但沒(méi)必要。代碼塊的鎖對(duì)象其實(shí)可以是任意對(duì)象，不過(guò)一般都用class或者this，并不建議用string做鎖對(duì)象，因?yàn)橛胹tring很容易造成死鎖。為什么容易造成死鎖呢？因?yàn)镴VM中有個(gè)常量池，比如你定義兩個(gè)字符串：

String str1 = "haha";
String str2 = "haha";

這里明明是兩個(gè)字符串，但其實(shí)是同一個(gè)對(duì)象，因?yàn)檫@樣賦值的String，首先會(huì)看常量池中有沒(méi)有，沒(méi)有就往常量池中添加一個(gè)，并指向它，有的話，就直接指向。所以str1和str2都是指向常量池中同一個(gè)對(duì)象。

5. synchronized可以修飾構(gòu)造方法嗎？為什么？

不能修飾構(gòu)造方法，構(gòu)造方法只能有權(quán)限修飾符，比如public、private之類的，它本身就是線程安全的。

6. jdk1.6開(kāi)始對(duì)synchronized做了哪些優(yōu)化？

jdk1.6之前，synchronized是很重的鎖，jdk1.6開(kāi)始，做了大量的優(yōu)化，比如用偏向鎖、輕量級(jí)鎖、自旋鎖、適應(yīng)性自旋鎖、鎖消除、鎖粗化等技術(shù)來(lái)減少鎖操作的開(kāi)銷。

7. 你知道synchronized的底層原理嗎？

同步代碼塊：方法里面的同步代碼塊，synchronized底層是通過(guò)監(jiān)視器monitor來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)指令

javap -c -s -v -l Xxx.class

可以發(fā)現(xiàn)monitorenter指令指向同步代碼塊開(kāi)始的位置，同時(shí)會(huì)嘗試獲取鎖，鎖的計(jì)數(shù)器為0表示可以獲取鎖，獲取后計(jì)數(shù)器變?yōu)?；monitorexit指令指向同步代碼塊結(jié)束的位置，同時(shí)釋放鎖，將鎖的計(jì)數(shù)器置為0。所以獲取鎖就是獲取Monitor的執(zhí)行權(quán)。Monitor是基于C++，由ObjectMonitor實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)對(duì)象都內(nèi)置了ObjectMonitor。另外，wait/notify方法也是基于monitor來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

同步方法：執(zhí)行上述的javap指令查看同步方法，可以發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有monitorenter和monitorexit指令，但是在方法開(kāi)頭有個(gè)名為ACC_SYNCHRONIZED的flag標(biāo)識(shí)，同步方法就是通過(guò)這個(gè)標(biāo)識(shí)來(lái)控制同步操作的。

8. synchronized和ReentrantLock有何異同？

相同點(diǎn)：