synchronized关键字原理

synchronized原理

1、基本特点

基于锁策略，可以知道synchronized具有以下特性：

1.开始时候是乐观锁，如果锁冲突频繁就转换为悲观锁

2.开始是轻量级锁，如果锁持有的时间较长，就转换成重量级锁

3.实现轻量级锁的时候大概率使用的是自旋锁

4.是一种不公平锁

5.可重入锁

6.是普通互斥锁，不是读写锁

二、优化操作

synchronized加锁具体过程：

1.锁升级

JVM将synchronized分为无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁几种状态，根据不同情况，状态会进行升级。

1.1、偏向锁

第一个尝试加锁的线程, 优先进入偏向锁状态

偏向锁不是真的 “加锁”, 只是给对象头中做一个 “偏向锁的标记”, 记录这个锁属于哪个线程.

如果后续没有其他线程来竞争该锁, 那么就不用进行其他同步操作了(避免了加锁解锁的开销)

如果后续有其他线程来竞争该锁(刚才已经在锁对象中记录了当前锁属于哪个线程了, 很容易识别当前申请锁的线程是不是之前记录的线程), 那就取消原来的偏向锁状态, 进入一般的轻量级锁状态.

偏向锁本质上相当于 “延迟加锁” . 能不加锁就不加锁, 尽量来避免不必要的加锁开销。

1.2轻量级锁

随着其他线程进入竞争, 偏向锁状态被消除, 进入轻量级锁状态(自适应的自旋锁).

此处的轻量级锁就是通过 CAS 来实现.

自旋操作是一直让 CPU 空转, 比较浪费 CPU 资源.

因此此处的自旋不会一直持续进行, 而是达到一定的时间/重试次数, 就不再自旋了.

也就是所谓的 "自适应

1.3重量级锁

如果竞争进一步激烈, 自旋不能快速获取到锁状态, 就会膨胀为重量级锁

2、锁消除

编译器+JVM 判断锁是否可消除. 如果可以, 就直接消除

JVM 自动判定,发现这个地方的代码,不必加锁.如果你写了 synchronized,就会自动的把锁给去掉；
比如，你只有一个线程，虽然有多个线,多个线程不涉及修改同一个变量 如果代中也写了 synchronized,此 snchronized 加锁作 就会直接被J VM 给无视掉。

原因：

synchronized 加锁应该是先偏向锁， 只是改个标志位,按理说作开销也不大呀，即使如此能够消除的时候，也还是连这一点开销都不想多承担的~~
锁消除也是一种编译器优化的行为~，编译器的判定,不一定非常准。
因此代码的锁 100% 消除 就给你消了如果这个代码的,判定不准不能消除(判定 80% 的可能是可以消除,20% 的可能不能消除)，就还是不消除了~.
锁消除只是在编译器JVM 有十足的把握的时候才进行的~~

3、锁粗化

锁的粒度~ synchronized 对应代码块包含多少代码。

一段逻辑中如果出现多次加锁解锁, 编译器 + JVM 会自动进行锁的粗化.

包含的代码少,粒度细.包含的代码多,粒度粗

锁粗化,就是把细粒度的加锁 =>粗粒度的加锁~~

比如：

前提：对同一个对象进行加锁才能粗化到一起。

【面试题】什么是偏向锁

偏向锁不是真的加锁, 而只是在锁的对象头中记录一个标记(记录该锁所属的线程). 如果没有其他线

程参与竞争锁, 那么就不会真正执行加锁操作, 从而降低程序开销. 一旦真的涉及到其他的线程竞
在锁的对象头中记录一个标记(记录该锁所属的线程). 如果没有其他线

程参与竞争锁, 那么就不会真正执行加锁操作, 从而降低程序开销. 一旦真的涉及到其他的线程竞

争, 再取消偏向锁状态, 进入轻量级锁状态.