synchronized的特点,特点和基本使用以及优化机制

╰+攻爆jí腚メ 2024-03-23 12:57 43阅读 0赞

### Synchronized 的特性: ###

*  **synchronized可以保证原子性**
    
    被 synchronized加锁的代码块只允许拿到锁的线程进入同步代码块/方法内部进行操作,也就是原子性的操作,以达到并发安全的效果.
 *  **synchronized可以保证有序性**
    
    基于synchronized的原子性,导致线程的互斥, 就能够保证
    
    *(这里注意,volatile保证的有序性和 synchronized保证的有序性是不同的,volatile 保证的有序性指的是禁止指令重排序而保证代码的有序性, synchronized保证的有序性指的是线程因为锁互斥的原因而保证之间的有序进行,因此就不会发生指令重排序这种情况, 因为这种情况发生在多线程同时修改的情况下.[volatile详情点击这篇博客][volatile])*
 *  synchronized的特点:
    
     *  既是乐观锁, 也是悲观锁
     *  既是轻量级锁, 也是重量级锁
     *  轻量级锁大概率基于自旋实现, 重量级锁基于挂起等待实现,
     *  不是读写锁,
     *  是可重入锁
     *  是非公平锁

### Synchronized 的使用 ###

*  synchronized可以修饰代码块
    
    synchronized修饰代码块的时候相当于这块代码块就是一个同步的,保证这个代码块是一个原子性的,只允许一个线程在代码块内部操作.
    
    可以创建多种锁对象来对代码块进行加锁
    
     *  对实例本身作为锁来进行加锁操作.
    
        public class Blog_synchronized {
              
            public static void main(String[] args) {
              
                Blog_synchronized blog = new Blog_synchronized();
                Thread t1 = new Thread(() -> {
              
                    blog.test1();
                },"t1");
                Thread t2 = new Thread(() -> {
              
                    blog.test1();
                },"t2");
                t1.start();
                t2.start();
            }
            public void test1() {
              
                //1. 修饰代码块
                // 保证只有t2 调用该语句
                if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")) {
              
                    System.out.println("t2在外部等待t1内部休眠!");
                }
                synchronized (this) {
              
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 调用了 test1! " );
                    // 休眠10秒
                    try {
              
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
              
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }

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*  创建一个专用的锁对象,拿到锁对象的线程才可以进入同步代码块内
    
        public class Blog_synchronized {
              
            // 锁对象
            static final Object locker = new Object();
            public static void main(String[] args) {
              
                Blog_synchronized blog = new Blog_synchronized();
                Thread t1 = new Thread(() -> {
              
                    blog.test1();
                },"t1");
                Thread t2 = new Thread(() -> {
              
                    blog.test1();
                },"t2");
                t1.start();
                t2.start();
            }
            public void test1() {
              
                //1. 修饰代码块
                // 保证只有t2 调用该语句
                if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")) {
              
                    System.out.println("t2在外部等待t1内部休眠!");
                }
                synchronized (locker) {
              
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 调用了 test1! " );
                    // 休眠10秒
                    try {
              
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"休眠10秒" + "之后再释放locker");
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
              
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }

![请添加图片描述][8ba986ea8eec4fb9b942d5dc190f2545.png]  
![请添加图片描述][1d6f0b4054d4437d9aa8c336214713f9.png]

*  对类对象加锁

因为一个类只能由一个类对象(**唯一**), 也就是可以通过getClass()方法查看获取的类对象( 类.class ), 因此我们可以将类对象作为锁对象来进行加锁,

public class Blog_synchronized {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            Blog_synchronized blog = new Blog_synchronized();
            Thread t1 = new Thread(() -> {
        
                blog.test3();
            },"t1");
            Thread t2 = new Thread(() -> {
        
                blog.test3();
            },"t2");
            t1.start();
            t2.start();
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("t2 状态: " + t2.getState());
        }
        public void test3(){
        
            if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")) {
        
                System.out.println("t2在外部等待t1内部休眠!");
            }
            synchronized (Blog_synchronized.class) {
        
                try {
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "调用了test3!进入同步代码块内部!");
                    Thread.sleep(10000);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

![请添加图片描述][1b930c5078bb4c7ea1a9f4fc87abff41.png]  
![请添加图片描述][80dcaf10e1ad435abab7d177cfc88ec5.png]

t2进入后…

![请添加图片描述][07ea6c514cf84ab4b4654f33fe8f49a0.png]

*  synchronized 可以修饰方法

当synchronized修饰方法的时候其实等价于 synchronized(this) 因为只有能抢到实例对象的线程才可以调用该方法

public class Blog_synchronized {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            Blog_synchronized blog = new Blog_synchronized();
            Thread t1 = new Thread(() -> {
        
                blog.test2();
            },"t1");
            Thread t2 = new Thread(() -> {
        
                blog.test2();
            },"t2");
            t1.start();
            t2.start();
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(t2.getState());
        }
        synchronized public void test2() {
        
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "调用了test2!");
            try {
        
                Thread.sleep(10000);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

当t1 占用该方法的时候 , 此时t2就是再不断自旋尝试获取加锁方法, 因此就是一个Blocked阻塞态

![请添加图片描述][7f10939c1556448abfeb5e633ba766fd.png]  
![请添加图片描述][6fd38881d13e45bcb632f4efe7f6202a.png]

t1 释放了锁之后…  
![请添加图片描述][9f34069e96494677a86820c0416ef58a.png]

### Synchronized的优化锁机制 ###

#### 锁膨胀/ 锁升级 ####

体现了synchronized 能够"自适应" 能力

![请添加图片描述][aa904b40fda5425b8aa6308891b8dd2d.png]

#### 锁粗化 ####

锁的粗细就指的是"锁的粒度"(加锁代码涉及范围,加锁代码的范围越大,锁的粒度越粗 ,加锁代码范围越小,锁的粒度越细)

**也就是锁粒度越细 优点: 说明多个线程的并发性就更高,**

**如果锁粒度比较粗 优点: 就说明加锁解锁的开销就更小,**

因此编译器就会有一个优化 自动判定 如果某个代码锁的粒度太细, 就会进行粗化 ( 扩大加锁代码的范围 )

如果两次加锁之间的间隔较大,(中间隔的代码多) ,一般不会优化,

如果两次加锁之间的间隔较小(中间隔的代码少) , 就很有可能出发这个优化.

#### 锁消除 ####

有些代码,明明不用加锁 , 但是你还是加锁了,编译器就会发现加锁好像没有必要, 此时就直接把锁给去掉了.

[volatile]: https://blog.csdn.net/m0_59565952/article/details/129729627
[4aee86abab4843fc8ba908db04a266db.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4aee86abab4843fc8ba908db04a266db.png
[10d932b8d9e143499f6d3a9102f371e4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/7993db3b949941968ad29156dee3aa61.png
[8ba986ea8eec4fb9b942d5dc190f2545.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/7e6620beca614d2187ed78b7ec1a1751.png
[1d6f0b4054d4437d9aa8c336214713f9.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/4b1a3af0287e451ca6a08b11762866ea.png
[1b930c5078bb4c7ea1a9f4fc87abff41.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/6416c14677ec47b6872d63dce5be254a.png
[80dcaf10e1ad435abab7d177cfc88ec5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/535ba8a5f3dc4cf3858d2168515df17b.png
[07ea6c514cf84ab4b4654f33fe8f49a0.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/9b5911d47d444c43a122c9d3349efc18.png
[7f10939c1556448abfeb5e633ba766fd.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/1049ddc74e714844834cb4dd0b27bdcb.png
[6fd38881d13e45bcb632f4efe7f6202a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/29b21a412f24477bb00b16dd50ed8471.png
[9f34069e96494677a86820c0416ef58a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/c5a2c311b6374732aae2c506b593a45b.png
[aa904b40fda5425b8aa6308891b8dd2d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/a2db925b5e274b5b87ef2d1830be86d9.png