Synchronized的使用场景
反编译测试
- 方法【ACC_SYNCHRONIZED】
- 静态方法：public static synchronized void doSth () ;
- 实例方法：public synchronized void doSth () ;
- 代码块【monitorenter，monitorexit，monitorexit】
- 实例对象：synchronized (this){};
- class对象：synchronized (Test.class) { };
反编译： javac Test.java javap -v Test.class
synchronized第一层总结
反编译synchronized的方法以及代码块，我们已经知道：
- synchronized代码块是通过monitorenter、monitorexit实现同步的；
- synchronized方法是通过ACC_SYNCHRONIZED实现同步的
monitorenter、monitorexit、ACC_SYNCHRONIZED
monitorenter
每个对象都与一个monitor 相关联。当且仅当拥有所有者时（被拥有），monitor才会被锁定。执行到monitorenter指令的线程，会尝试去获得对应的monitor，如下：
- 每个对象维护着一个记录着被锁次数的计数器, 对象未被锁定时，该计数器为0。线程进入monitor（执行monitorenter指令）时，会把计数器设置为1.
- 当同一个线程再次获得该对象的锁的时候，计数器再次自增.
- 当其他线程想获得该monitor的时候，就会阻塞，直到计数器为0才能成功。
monitorexit
- monitor的拥有者线程才能执行 monitorexit指令。
- 线程执行monitorexit指令，就会让monitor的计数器减一。
- 如果计数器为0，表明该线程不再拥有monitor。其他线程就允许尝试去获得该monitor了。
ACC_SYNCHRONIZED
方法级别的同步是隐式的，作为方法调用的一部分。同步方法的常量池中会有一个ACC_SYNCHRONIZED标志。
当调用一个设置了ACC_SYNCHRONIZED标志的方法，执行线程需要先获得monitor锁，然后开始执行方法，方法执行之后再释放monitor锁，当方法不管是正常return还是抛出异常都会释放对应的monitor锁。
在这期间，如果其他线程来请求执行方法，会因为无法获得监视器锁而被阻断住。
如果在方法执行过程中，发生了异常，并且方法内部并没有处理该异常，那么在异常被抛到方法外面之前监视器锁会被自动释放。
synchronized第二层的总结
获取monitor： monitor的owner中设置了某个线程的id，且monitor的加锁次数加1，则说明该线程获得了monitor.
- 同步代码块是通过monitorenter和monitorexit来实现，当线程执行到monitorenter的时候要先获得monitor锁，才能执行后面的方法。当线程执行到monitorexit的时候则要释放锁。
- 同步方法是通过中设置ACC_SYNCHRONIZED标志来实现，当线程执行有ACC_SYNCHRONI标志的方法，需要获得monitor锁。
- 每个对象维护一个加锁计数器，为0表示可以被其他线程获得锁，不为0时，只有当前锁的线程才能再次获得锁。
- 同步方法和同步代码块底层都是通过monitor来实现同步的。
- 每个对象都与一个monitor相关联，线程可以占有或者释放monitor。
好的，剥到这里，我们还有一些不清楚的地方，monitor是什么呢，为什么它可以实现同步呢？对象又是怎样跟monitor关联的呢？客观别急，我们继续剥下一层，请往下看。
monitor监视器
montor到底是什么呢？我们接下来剥开Synchronized的第三层，monitor是什么？ 它可以理解为一种同步工具，或者说是同步机制，它通常被描述成一个对象。操作系统的管程是概念原理，ObjectMonitor是它的原理实现。
同步指的是同步方法/代码块，协作指的是wait/notify机制
操作系统的管程Monitor
- 管程 (英语：Monitors，也称为监视器) 是一种程序结构，结构内的多个子程序（对象或模块）形成的多个工作线程互斥访问共享资源。
- 这些共享资源一般是硬件设备或一群变量。管程实现了在一个时间点，最多只有一个线程在执行管程的某个子程序。
- 与那些通过修改数据结构实现互斥访问的并发程序设计相比，管程实现很大程度上简化了程序设计。
- 管程提供了一种机制，线程可以临时放弃互斥访问，等待某些条件得到满足后，重新获得执行权恢复它的互斥访问。
ObjectMonitor
ObjectMonitor数据结构
在Java虚拟机（HotSpot）中，Monitor（管程）是由ObjectMonitor实现的，其主要数据结构如下： ```cpp ObjectMonitor() { _header = NULL; _count = 0; // 记录个数 _waiters = 0, _recursions = 0; _object = NULL; _owner = NULL; _WaitSet = NULL; // 处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet _WaitSetLock = 0 ; _Responsible = NULL ; _succ = NULL ; _cxq = NULL ; FreeNext = NULL ; _EntryList = NULL ; // 处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表 _SpinFreq = 0 ; _SpinClock = 0 ; OwnerIsThread = 0 ; }
<a name="OLt46"></a>### ObjectMonitor的关键字ObjectMonitor中几个关键字段的含义如图所示：<br /><a name="JvN6n"></a>## synchronized第三层的总结【Monitor 工作机理】Java Monitor 的工作机理如图所示：<br />- 想要获取monitor的线程,首先会进入_EntryList队列。- 当某个线程获取到对象的monitor后,进入_Owner区域，设置为当前线程,同时计数器_count加1。- 如果线程调用了wait()方法，则会进入_WaitSet队列。它会释放monitor锁，即将_owner赋值为null,_count自减1,进入_WaitSet队列阻塞等待。- 如果其他线程调用 notify() / notifyAll() ，会唤醒_WaitSet中的某个线程，该线程再次尝试获取monitor锁，成功即进入_Owner区域。- 同步方法执行完毕了，线程退出临界区，会将monitor的owner设为null，并释放监视锁。为了形象生动一点，举个例子：```javasynchronized(this){ //进入_EntryList队列doSth();this.wait(); //进入_WaitSet队列}
OK，我们又剥开一层，知道了monitor是什么了，那么对象又是怎样跟monitor关联呢？各位帅哥美女们，我们接着往下看，去剥下一层
对象与monitor关联
对象是如何跟monitor关联的呢？直接先看图：
前面分析可知，monitor特点是互斥进行，你再喵一下上图，重量级锁，指向互斥量的指针。
其实synchronized是重量级锁，也就是说Synchronized的对象锁，Mark Word锁标识位为10，其中指针指向的是Monitor对象的起始地址。
顿时，是不是感觉柳暗花明又一村啦！对象与monitor怎么关联的？答案：Mark Word重量级锁，指针指向monitor地址
Synchronized剥开第四层小总结
对象与monitor怎么关联？
- 对象里有对象头
- 对象头里面有Mark Word
- Mark Word指针指向了monitor
锁优化
事实上，只有在JDK1.6之前，synchronized的实现才会直接调用ObjectMonitor的enter和exit，这种锁被称之为重量级锁。一个重量级锁，为啥还要经常使用它呢？ 从JDK6开始，HotSpot虚拟机开发团队对Java中的锁进行优化，如增加了适应性自旋、锁消除、锁粗化、轻量级锁和偏向锁等优化策略。
自旋锁
何为自旋锁？
自旋锁是指当一个线程尝试获取某个锁时，如果该锁已被其他线程占用，就一直循环检测锁是否被释放，而不是进入线程挂起或睡眠状态。
为何需要自旋锁？
线程的阻塞和唤醒需要CPU从用户态转为核心态，频繁的阻塞和唤醒显然对CPU来说苦不吭言。其实很多时候，锁状态只持续很短一段时间，为了这段短暂的光阴，频繁去阻塞和唤醒线程肯定不值得。因此自旋锁应运而生。
自旋锁应用场景
自旋锁适用于锁保护的临界区很小的情况，临界区很小的话，锁占用的时间就很短。
自旋锁一些思考
在这里，我想谈谈，为什么ConcurrentHashMap放弃分段锁，而使用CAS自旋方式，其实也是这个道理。
锁消除
何为锁消除？
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。
锁消除一些思考
在这里，我想引申到日常代码开发中，有一些开发者，在没并发情况下，也使用加锁。如没并发可能，直接上来就ConcurrentHashMap。
锁粗化
何为锁租化？
锁粗话概念比较好理解，就是将多个连续的加锁、解锁操作连接在一起，扩展成一个范围更大的锁。
为何需要锁租化？
在使用同步锁的时候，需要让同步块的作用范围尽可能小—仅在共享数据的实际作用域中才进行同步，这样做的目的是 为了使需要同步的操作数量尽可能缩小，如果存在锁竞争，那么等待锁的线程也能尽快拿到锁。但是如果一系列的连续加锁解锁操作，可能会导致不必要的性能损耗，所以引入锁粗话的概念。
锁租化比喻思考
举个例子，买门票进动物园。老师带一群小朋友去参观，验票员如果知道他们是个集体，就可以把他们看成一个整体（锁租化），一次性验票过，而不需要一个个找他们验票。
总结
我们直接以一张Synchronized洋葱图作为总结吧，如果你愿意一层一层剥开我的心。
若有收获，就点个赞吧
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