Android 线程安全（二） synchronized

秒速五厘米 2022-04-25 10:26 210阅读 0赞

# synchronized 关键字 #

## 一、使用方式 ##

1、修饰普通方法，锁对象为类实例  
2、修饰静态方法，锁对象为类class实例  
3、修饰代码块，锁对象为括号里的对象

private synchronized void fun(){//  普通方法互斥
    
        }
    
        public synchronized static void funStatic(){//  静态方法互斥
    
        }
    
            synchronized (object){
    			//代码块互斥
            }

这样使用后各线程都是互斥的，保证了线程安全。

## 二、锁优化 ##

参考自《深入理解java虚拟机》java 1.6 以后 jvm 优化了 synchronized。一共有4种状态，级别从低到高依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态，这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。

优化  
1、锁粗化（Lock Coarsening）：也就是减少不必要的紧连在一起的unlock，lock操作，将多个连续的锁扩展成一个范围更大的锁，减少了锁获取释放的次数。

private void fun1(){
            synchronized (object){
                //do somethings 1
            }
            synchronized (object){
                //do somethings 2
            }
            synchronized (object){
                //do somethings 3
            }
        }
        //粗化合到一起
        private void fun2(){
            synchronized (object){
                //do somethings 1
                //do somethings 2
                //do somethings 3
            }
        }

2、锁消除（Lock Elimination）：锁削除是指虚拟机即时编译器在运行时，对一些代码上要求同步，但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行削除。  
3、适应性自旋（Adaptive Spinning）：自旋是指获取锁时，先不挂起线程，而是while循环使用CAS的方式获取，这样效率更高。适应性自旋则会根据之前当前线程获取锁的结果，来动态调整while循环的次数， 优化了效率，更“智能”。

java中每个对象都可以作为锁对象，因为每个对象都拥有一个对象头，记录对象hashCode、GC分代、偏向锁编程ID，锁状态等。  
正如图展示的这部分内存，不是固定的，在不通的锁状态有不通的指向。

![对象头][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Fpbnh1ZTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
1、无锁状态，如果jvm检测到不可能有多线程执行此方法，则是无锁状态，内存就是表格第一行描述的那样。表格中第1行。  
2、加入一个线程调用了方法或者代码块，锁对象的线程ID使用CAS标记当前线程，在没有其他线程调用的情况下，不会再CAS，直接就调用了。表格中第5行。  
3、如果在偏向锁的状态下，有其他线程调用，线程ID与当前调用线程不一致，则 膨胀为轻量级锁。膨胀过程为：使用CAS在当前线程栈帧复制此对象头信息保存在Lock Recorder空间，并将锁对象头指向此栈帧中的内存。就是说当前线程获取了此轻量级锁。表格中第2行。  
如果一个线程调用方法，使用CAS复制失败，发现markwork指向当前栈帧内存，就直接调用了。

4、如果一个线程调用方法，使用CAS复制失败，而且markword不指向当前栈帧，则膨胀为重量级锁，将markwork指向锁对象。本线程挂起，并等待持有锁释放。表格第三行。

## 三、重量级锁 ##

重量级锁会将线程挂起，等待执行。

![重量级锁][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Fpbnh1ZTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

上图简单描述多线程获取锁的过程，当多个线程同时访问一段同步代码时，首先会进入 Entry Set当线程获取到对象的monitor 后进入 The Owner 区域并把monitor中的owner变量设置为当前线程，同时monitor中的计数器count加1，若线程调用 wait() 方法，将释放当前持有的monitor，owner变量恢复为null，count自减1，同时该线程进入 WaitSet集合中等待被唤醒。若当前线程执行完毕也将释放monitor(锁)并复位变量的值，以便其他线程进入获取monitor(锁)。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Fpbnh1ZTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220125/95cdf5755c9f495aa47b9fecd27a2b2e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Fpbnh1ZTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220125/1705855b18bf4c7295a2dd87e8401d5f.png