Java面试总结（四）

synchroize的实例、静态、代码块的锁对象

1. 修饰实例方法

2. 修饰静态方法

3. 修饰代码块

1、修饰实例方法 （锁当前对象实例）

给当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得 当前对象实例的锁 。

synchronized void method() {//业务代码
}

2、修饰静态方法 （锁当前类）

给当前类加锁，会作用于类的所有对象实例 ，进入同步代码前要获得 当前 class 的锁。

这是因为静态成员不属于任何一个实例对象，归整个类所有，不依赖于类的特定实例，被类的所有实例共享。

synchronized static void method() {//业务代码
}

静态 synchronized 方法和非静态 synchronized 方法之间的调用互斥么？不互斥！如果一个线程 A 调用一个实例对象的非静态 synchronized 
方法，而线程 B 需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法，是允许的，不会发生互斥现象，因为访问静态 synchronized 方法占用
的锁是当前类的锁，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。

3、修饰代码块 （锁指定对象/类）

对括号里指定的对象/类加锁：

• synchronized(object) 表示进入同步代码库前要获得 给定对象的锁。
• synchronized(类.class) 表示进入同步代码前要获得 给定 Class 的锁

synchronized() {//业务代码
}

总结：

• synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(类.class) 代码块上都是是给 Class 类上锁；
• synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实例上锁；
• 尽量不要使用 synchronized(String a) 因为 JVM 中，字符串常量池具有缓存功能。

实现原理monitor的两个指令

synchronized 关键字底层原理属于 JVM 层面。

synchronized 同步语句块的情况

public class TestA {public void method() {synchronized (this) {System.out.println("synchronized 代码块");}}
}

翻译成字节码：

public method()VTRYCATCHBLOCK L0 L1 L2 nullTRYCATCHBLOCK L2 L3 L2 nullL4LINENUMBER 5 L4ALOAD 0DUPASTORE 1MONITORENTER L0LINENUMBER 6 L0GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;LDC "synchronized \u4ee3\u7801\u5757"INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/String;)VL5LINENUMBER 7 L5ALOAD 1MONITOREXITL1GOTO L6L2FRAME FULL [com/lzl/algorithm/test12/TestA java/lang/Object] [java/lang/Throwable]ASTORE 2ALOAD 1MONITOREXITL3ALOAD 2ATHROWL6LINENUMBER 8 L6FRAME CHOP 1RETURNL7LOCALVARIABLE this Lcom/lzl/algorithm/test12/TestA; L4 L7 0MAXSTACK = 2MAXLOCALS = 3

从上面我们可以看出：synchronized 同步语句块的实现使用的是 monitorenter 和 monitorexit 指令，其中 monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置，monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。

当执行 monitorenter 指令时，线程试图获取锁也就是获取 对象监视器 monitor 的持有权。

在 Java 虚拟机(HotSpot)中，Monitor 是基于 C++实现的，由ObjectMonitor实现的。每个对象中都内置了一个 ObjectMonitor对象。另外，wait/notify等方法也依赖于monitor对象，这就是为什么只有在同步的块或者方法中才能调用wait/notify等方法，
否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException的异常的原因

在执行monitorenter时，会尝试获取对象的锁，如果锁的计数器为 0 则表示锁可以被获取，获取后将锁计数器设为 1 也就是加 1。

对象锁的的拥有者线程才可以执行 monitorexit 指令来释放锁。在执行 monitorexit 指令后，将锁计数器设为 0，表明锁被释放，其他线程可以尝试获取锁。

如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞等待，直到锁被拥有锁的线程释放为止。

synchronized 修饰方法的的情况

public class TestA {public synchronized void method() {System.out.println("synchronized 方法");}
}

翻译成字节码：
通过 JDK 自带的 javap 命令查看 TestA 类的相关字节码信息：首先切换到类的对应目录执行 javac TestA.java 命令生成编译后的 .class 文件，然后执行javap -c -s -v -l TestA.class。

public synchronized void method();descriptor: ()Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZEDCode:stack=2, locals=1, args_size=10: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;3: ldc           #3                  // String synchronized 鏂规硶5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V8: returnLineNumberTable:line 5: 0line 6: 8

synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令，取得代之的确实是 ACC_SYNCHRONIZED 标识，该标识指明了该方法是一个同步方法。JVM 通过该 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法，从而执行相应的同步调用。

如果是实例方法，JVM 会尝试获取实例对象的锁。如果是静态方法，JVM 会尝试获取当前 class 的锁。

总结

synchronized 同步语句块的实现使用的是 monitorenter 和 monitorexit 指令，其中 monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置，monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。

synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令，取得代之的确实是 ACC_SYNCHRONIZED 标识，该标识指明了该方法是一个同步方法。

不过两者的本质都是对对象监视器 monitor 的获取。

如果想要详细了解这个问题，可以参考我的另一篇文章——

synchronized的锁优化过程

JDK1.6 对锁的实现引入了大量的优化，如偏向锁、轻量级锁、自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化等技术来减少锁操作的开销。

锁主要存在四种状态，依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态，他们会随着竞争的激烈而逐渐升级。注意锁可以升级不可降级，这种策略是为了提高获得锁和释放锁的效率。

1. 无锁：例如CAS操作；
2. 偏向锁：一段同步代码一直被同一个线程访问，那么该线程自动获取锁，降低获取锁的代价；
3. 轻量级锁：当锁时偏向锁时，被另外的线程访问，偏向锁升级为轻量级锁 ；
4. 重量级锁：如果只有一个等待线程，则该线程通过自旋等待。但是当自旋超过一定次数或者有一个线程持有轻量级锁，一个线程在自旋等待，又来了第三个线程访问，则轻量级锁升级为重量级锁。

如果想要详细了解这个问题，可以参考我的另一篇文章——Java锁机制详解。

这几种优化的详细信息可以查看这篇文章——Java6 及以上版本对 synchronized 的优化。。

实例对象的加载过程

1. 类加载检查
2. 分配内存
3. 初始化零值（不包括对象头）
4. 设置对象头
5. 执行init方法

如果想要详细了解这个问题，可以参考我的另一篇文章——JVM面试题详解系列——Java 对象的创建过程。