Java并发编程系列

1. Java经典同步锁：Synchronized关键字
2. Java面试宝典：final语义深度分析
3. 经典hash算法：HashMap深度解析

前言

在Java中，Synchronized是解决并发访问共享数据的一种最简单实用的同步锁。

前面通过《Volatile深度剖析-可见性》、《Volatile深度剖析-指令重排序》、《Volatile深度剖析-原子性》三篇文章，我们知道了volatile是如何保证共享数据的可见性、有序性、原子性的。那Synchronized作为老牌同步锁，是怎么做的呢？

特性

1、可见性 保证工作线程修改共享变量及时同步到主内存

2、有序性 防止指令重排序（虚拟机指令、处理器指令）

3、原子性 多线程环境下，只能有一个线程获得锁保证数据原子性更改

原理

首先我们看段代码：

这是一段Synchronized很经典用法，在hello方法体使用Synchronized锁当前SynchronizedTests对象。

接下来看看编译后的代码：

我们发现hello和普通的方法差别在于多了monitorenter、monitorexit这个两个指令。而这个两个指令特殊在于执行hello代码时，多了两个监控器：进入监控器、退出监控器。

进入监控器：monitorenter指令

依据参考JVM规范：

每个对象持有一把监视器锁（monitor）。所有的线程通过执行monitorenter指令
尝试获取对象的监视器锁（monitor），如果A线程获取监视器锁，则监视器锁
处理锁定状态，其他线程访问被阻塞，直到A线程释放监视器锁，其他线程才能重新尝试获取监视器锁

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说的具体点就是对象监视器锁有个线程计数器，如果A线程获取到锁，则计数器为1，其他线程访问被阻塞。如果其他线程想获得锁，必须是A线程释放时，计数器值变为0。再则如果持有锁的A线程再次进入，则计数器加1。

退出监控器：monitorexit指令

当程序执行monitorexit指令时，计数器值会减1，直到值为0，那么监视器锁释放，线程退出，然后其他被阻塞线程可以尝试获取对象的监视器锁。

由此可知，同一时刻只会有一个线程获取到对象监视器锁，其他线程访问被阻塞。那么当持有锁的线程操作共享数据时（比如更新操作），是不会有其他线程线程干扰。

也就是说，同一时刻共享数据不会存在多个线程同时操作，从而保证共享数据的原子性、可见性、有序性。

与Volatile比较

1、Synchronized是通过monitorenter、monitorexit配对指令保证共享数据的可见性、有序性、原子性

2、Volatile是通过内存屏障以及处理器锁指令，把共享数据同步到主内存，保证共享数据的可见性、有序性

3、Volatile不能保证共享数据的原子性（比如++操作）

4、Volatile仅能修饰变量，Synchronized可以修饰变量、方法、Class

5、Volatile不会造成线程阻塞，Synchronized会造成线程阻塞

使用方式

第一、修饰代码块

被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；

修饰代码块

第二、 修饰普通方法

被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象。

修饰普通方法

第三 、修饰静态方法

其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类（Class）的所有对象。

修饰静态方法

第四、修饰类（Class）

其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。

修饰类（Class）

总结

Synchronized的用法简单安全，隐式锁使得程序员不需要编写额外的代码保证共享数据安全性，是Java程序员实现共享数据同步的最爱。

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