synchronized 原理

**synchronized 原理 **

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static final Object lock = new Object(); static int counter = 0; public static void main(String[] args) { synchronized(lock) { counter++; } }

对应的字节码为

public static void main(java.lang.String[]); descriptor: ([Ljava/lang/String;)V flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=2, locals=3, args_size=1 0: getstatic #2 // <- lock引用 （synchronized开始） 3: dup 4: astore_1 // lock引用 -> slot 1 5: monitorenter // 将 lock对象 MarkWord 置为 Monitor 指针 6: getstatic #3 // <- i 9: iconst_1 // 准备常数 1 10: iadd // +1 11: putstatic #3 // -> i 14: aload_1 // <- lock引用 15: monitorexit // 将 lock对象 MarkWord 重置, 唤醒 EntryList 16: goto 24 19: astore_2 // e -> slot 2 20: aload_1 // <- lock引用 21: monitorexit // 将 lock对象 MarkWord 重置, 唤醒 EntryList 22: aload_2 // <- slot 2 (e) 23: athrow // throw e 24: return Exception table: from to target type 6 16 19 any 19 22 19 any LineNumberTable: line 8: 0 line 9: 6 line 10: 14 line 11: 24 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 25 0 args [Ljava/lang/String; StackMapTable: number_of_entries = 2 frame_type = 255 /* full_frame */ offset_delta = 19 locals = [ class "[Ljava/lang/String;", class java/lang/Object ] stack = [ class java/lang/Throwable ] frame_type = 250 /* chop */ offset_delta = 4

方法级别的 synchronized 不会在字节码指令中有所体现

synchronized 原理进阶

轻量级锁

轻量级锁的使用场景：如果一个对象虽然有多线程要加锁，但加锁的时间是错开的（也就是没有竞争），那么可以使用轻量级锁来优化。

轻量级锁对使用者是透明的，即语法仍然是 synchronized

假设有两个方法同步块，利用同一个对象加锁

static final Object obj = new Object(); public static void method1() { synchronized (obj) { // 同步块 A method2(); } } public static void method2() { synchronized (obj) { // 同步块 B } } 创建锁记录对象( Lock Record)，每个线程的栈帧都会包含一个锁记录的结构，内部可以存储锁定对象的 Mark Word

让锁记录中 Object reference 指向锁对象，并尝试用 cas 替换 Object 的 Mark Word，将 Mark Word 的值存入锁记录

如果 cas 替换成功，对象头中存储了锁记录地址和状态 00，表示由该线程给对象加锁，这时图示如下

如果 cas 失败，有两种情况 如果是其它线程已经持有了该 object 的轻量级锁，这时表明有竞争，进入锁膨胀过程如果是自己执行了 synchronized 锁重入，那么再添加一条 Lock Record 作为重入的计数

当退出 synchronized 代码块 （ 解锁时 ）如果有取值为 null 的锁记录，表示有重入，这时重置锁记录，表示重入计数减一

当退出 synchronized 代码块 （解锁时）锁记录的值不为null，这时使用 cas 将 Mark Word 的值恢复给对象头

当退出 synchronized 代码块 （解锁时）锁记录的值不为null，这时使用 cas 将 Mark Word 的值恢复给对象头

成功，则解锁成功失败，说明轻量级锁进行了锁膨胀或已经升级为重量级锁，进入重量级锁解锁流程