浅谈java内置锁synchronized

1、synchronized使用

synchronized是java提供的关键字，用来实现同步，主要用法有以下几种：

• 同步代码块，锁是括号里面的对象

synchronized(object) {
    //在此代码中访问共享数据
}

• 同步方法，锁是当前实例对象

public synchronsized int isEmpty() {
  //在此代码中访问共享数据
}

• 静态同步方法，锁是当前类的Class对象

一个线程试图访问同步代码时，首先必须得到锁，退出和抛异常时，必须释放锁，保证了同一时间只能有一个线程访问共享资源，从而保证了线程安全。

2、synchronized实现原理

• synchronzied基于jvm实现，具体来讲，是基于进入和退出Monitor对象实现同步，代码块同步是使用monitorenter、monitorexit指令实现，而方法同步是使用另一种方法实现的；
• monitorenter、和monitorexit在代码编译后被分别插入同步代码的开始位置和结束位置（异常位置也有），当执行到monitorenter时，将会尝试获取minitor的所有权，及对象的锁。
• 每一个对象都有一个monitor与之关联，当monitor被持有时，对象即被锁定；

下面通过示例代码看下同步代码快的实现：

//以下代码并无实际意义，只为说明问题
public class synchronizedTest {
    public int getState(){
        Object o = new Object();
        synchronized (o) {
            for(int i=0;i<1000;i++) {
                System.out.println(i);
            }
        }
        return 1;
    }
}

使用javap反编译之后可以看到monitorenter、monitorexit两个指令(11行、35行、42行)

public class synchronizedTest {
  public synchronizedTest();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public int getState();
    Code:
      /...../
       9: dup
      10: astore_2
      11: monitorenter
      12: iconst_0
      13: istore_3
      /...../
      31: goto          14
      34: aload_2
      35: monitorexit
      36: goto          46
      39: astore        4
      41: aload_2
      42: monitorexit
      43: aload         4
      45: athrow
      /....../
}

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。为什么说这种方式操作锁很重呢？

• Java的线程是映射到操作系统原生线程之上的，如果要阻塞或唤醒一个线程就要从用户态转换到核心态，而这种上下文处理会花费很多的处理器时间，对于代码简单的同步块（如被synchronized修饰的get 或set方法）状态转换消耗的时间有可能比用户代码执行的时间还要长，所以说synchronized是java语言中一个重量级锁。
• JDK1.6之后 对锁做了很多优化，包括：偏向锁、轻量级锁等，后面会继续更新。

参考：
1、https://www.hollischuang.com/archives/2030
2、《并发编程的艺术》

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