synchronized的实现原理-java并发编程的艺术读书笔记

1.synchronized实现同步的基础

Java中的每个对象都是可以作为锁,具体有3种表现。

1.对于普通同步方法,锁是当前实例对象。

2.对于静态同步方法,锁是当前类的Class对象。

3.对于同步方法块,锁是Synchonized括号里面的配置对象。

当前一个线程试图访问同步代码块时,它首先必须得到锁,退出或者抛出异常时候必须释放锁。那么锁到底存在什么地方?

从JVM规范可以看到Synchonized在JVM里的实现原理,JVM基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码快同步,但两者的实现细节不一样。synchronized关键字编译后会在同步块的前后添加上montorenter和monitorexit两个字节码指令,这两个字节码指令都需要一个指向锁定和解锁对象的reference,如果指定了同步的对象reference就指向这个对象,如果修饰的是方法,如果是类方法就指向Class对象,如果是实例方法就指向这个实例。

2.Java对象头

锁存在Java对象头里。如果对象是数组类型,则虚拟机用3个Word(字宽)存储对象头,如果对象是非数组类型,则用2字宽存储对象头。在32位虚拟机中,一字宽等于四字节,即32bit。

Java对象头里的Mark Word里默认存储对象的HashCode,分代年龄和锁标记位。

在运行期间Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。Mark Word可能变化为存储以下4种数据:轻量级锁、重量级锁、GC标记、偏向锁

3.锁的升级

Java SE1.6为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗,引入了“偏向锁”和“轻量级锁”,所以在Java SE1.6里锁一共有四种状态,无锁状态,偏向锁状态,轻量级锁状态和重量级锁状态,它会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级,意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种锁升级却不能降级的策略,目的是为了提高获得锁和释放锁的效率。

4.偏向锁

Java SE1.6为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗,引入了“偏向锁”和“轻量级锁”概念,Java SE1.6一共有4种状态,无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态,他们会随着竞争情况不断升级,锁可以升级但是不能降级。

锁对象第一次被线程获取的时候,虚拟机把对象头的标识位设置为"01",可偏向模式,如果通过CAS操作把mark word设置为当前线程的ID,如果CAS操作成功,这样以后这个线程每次进入这个锁的同步块时,虚拟机不再进行任何操作。 一旦有其他线程竞争这个锁,则偏向模式宣布结束。

5.轻量级锁

轻量级锁加锁:线程在执行同步块之前,JVM会先在当前线程的栈桢中创建用于存储锁记录的空间,并将对象头中的Mark Word复制到锁记录中,官方称为Displaced Mark Word。然后线程尝试使用CAS将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针。如果成功,当前线程获得锁,如果失败,表示其他线程竞争锁,当前线程便尝试使用自旋来获取锁。

轻量级锁解锁:轻量级解锁时,会使用原子的CAS操作来将Displaced Mark Word替换回到对象头,如果成功,则表示没有竞争发生。如果失败,表示当前锁存在竞争,锁就会膨胀成重量级锁。

时间: 2024-09-29 13:47:12

synchronized的实现原理-java并发编程的艺术读书笔记的相关文章

<java并发编程的艺术>读书笔记-第三章java内存模型(一)

一概述 本文属于<java并发编程的艺术>读书笔记系列,继续第三章java内存模型. 二重排序 2.1数据依赖性 如果两个操作访问同一个变量,且这两个操作中有一个为写操作,此时这两个操作之间就存在数据依赖性.数据依赖分下列三种类型: 名称 代码示例 说明 写后读 a = 1;b = a; 写一个变量之后,再读这个位置. 写后写 a = 1;a = 2; 写一个变量之后,再写这个变量. 读后写 a = b;b = 1; 读一个变量之后,再写这个变量. 上面三种情况,只要重排序两个操作的执行顺序,

《Java并发编程实战》读书笔记

Subsections 线程安全(Thread safety) 锁(lock) 共享对象 对象组合 基础构建模块 任务执行 取消和关闭 线程池的使用 性能与可伸缩性 并发程序的测试 显示锁 原子变量和非阻塞同步机制 一.线程安全(Thread safety) 无论何时,只要多于一个线程访问给定的状态变量.而且其中某个线程会写入该变量,此时必须使用同步来协助线程对该变量的访问. 线程安全是指多个线程在访问一个类时,如果不需要额外的同步,这个类的行为仍然是正确的. 线程安全的实例: (1).一个无状

《java并发编程实战》读书笔记2--对象的共享,可见性,安全发布,线程封闭,不变性

这章的主要内容是:如何共享和发布对象,从而使它们能够安全地由多个线程同时访问. 内存的可见性 确保当一个线程修改了对象状态后,其他线程能够看到发生的状态变化. 上面的程序中NoVisibility可能会持续循环下去,因为读线程可能永远都看不到ready的值.一种更奇怪的现象是NoVisibility可能会输出0,因为读线程可能看到了写入ready的值,但却没有看到之后写入number的值,这种现象被称为"重排序".多线程之指令重排序 失效数据 简而言之就是在缺乏同步的程序中可能会读取到

《java并发编程实战》读书笔记4--基础构建模块,java中的同步容器类&amp;并发容器类&amp;同步工具类,消费者模式

上一章说道委托是创建线程安全类的一个最有效策略,只需让现有的线程安全的类管理所有的状态即可.那么这章便说的是怎么利用java平台类库的并发基础构建模块呢? 5.1 同步容器类 包括Vector和Hashtable,此外还包括在JDK1.2中添加的一些功能相似的类,这些同步的封装器类由Collections.synchronizedXxx等工厂方法创建的.这些类实现线程安全的方式是:将他们的状态封装起来,并对每个共有方法都进行同步,使得每次只能有一个线程能访问容器的状态. 关于java中的Vect

《Java并发编程实战》读书笔记(一)----- 简介

简史 早期的计算机中不包含操作系统,从头至尾都只执行一个程序,并且这个程序能访问计算机所有资源.随着计算机发展,操作系统的出现,使得计算机可以同时运行多个程序,并且每程序都在单独的进程内运行.为什么要这么做呢?主要基于以下原因: 1.资源利用率 程序在等待时计算机可以执行另一个程序,同一个资源可以被不同程序使用,这无疑提高了资源的利用率.2.公平性 不同的用户与程序对计算机有相同的使用权,通过时间分片每个程序共享资源,而不是等待上一个程序运行结束再启动下一个程序.3.便利性 每个程序单独运行,必

《java并发编程实战》读书笔记3--对象的组合

希望将一些现有的线程安全组件组合为更大规模的组件或程序 设计线程安全的类 如果对象中所有的域是基本类型变量,那么这些域将构成对象的全部状态.例如,LinkedList的状态就包括该链表中所有节点对象的状态.要确保线程的安全性,就需要确保它的不变性条件不会在并发访问的情况下被破坏. 实例封闭 当一个对象被封装到另一个对象中时,能够访问被封装对象的所有代码路径都是已知的.通过将封闭机制与合适的加锁策略结合起来,可以确保以线程安全的方式来使用非线程安全的对象.被封闭对象一定不能超出它们既定的作用域.来

《java并发编程实战》读书笔记9--并发程序的测试

第12章 并发程序的测试 大致分为两类:安全性测试和活跃性测试 12.1 正确性测试 找出需要检查的不变性条件和后验条件.接下来将构建一组测试用例来测试一个有界缓存.程序清单12-1给出了BoundedBuffer的实现,其中使用Semaphore来实现缓存的有界属性和阻塞行为. BoundedBuffer实现了一个固定长度的队列,其中定义了可阻塞的put和take方法,并通过两个计数信号量进行控制.(实际情况中如果需要一个有界缓存,应该直接使用ArrayBlockingQueue或者Linke

《java并发编程实战》读书笔记1--线程安全性,内置锁,重入,状态

什么是线程安全? 当多个线程访问某个类时,不管这些的线程的执行顺序如何,并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同,这个类都能表现出正确的行为,那么就称这个类是线程安全的. 哈哈书上的解释,还是翻译过来的,看了半天还是觉得有点奇怪.比如说 "类都能表现出正确的行为" 是毛线意思?在网上搜了一番 "线程安全就是说多线程访问同一代码,不会产生不确定的结果" 这样反而跟容易理解,果然读书要么读原版中文书要么读原版英文书,看英文的翻译版真的是蛋疼无比.说到这里,我以前貌似把

《java并发编程实战》读书笔记13--Java内存模型,重排序,Happens-Before,

第16章 Java内存模型 终于看到这本书的最后一章了,嘿嘿,以后把这本书的英文版再翻翻.这本书中尽可能回避了java内存模型(JMM)的底层细节,而将重点放在一些高层设计问题,例如安全发布,同步策略等.它们的安全性都来自于JMM.本章将介绍Java内存模型的底层需求以及所提供的保证. 16.1 什么是内存模型,为什么需要它 16.1.1 平台的内存模型 在共享内存的多处理体系架构中,每个处理器都拥有自己的缓存,并且定期地与住内存进行协调.在不同的处理器架构中提供了不同级别的缓存一致性.要想确保