【多线程】synchronized原理

结合 锁策略，我们就可以总结出，synchronized具有以下特性：

1. 乐观悲观，自适应
2. 重量轻量，自适应
3. 自旋挂起等待，自适应
4. 非公平锁
5. 可重入锁
6. 不是读写锁

当代码执行到 synchronized 代码块中，JVM 大概要做哪些事情

一、锁升级 (面试经常考)

• 刚开始 synchronized 加锁，首先锁会处于“偏向锁”状态
• 遇到线程之间的锁竞争，升级到“轻量级锁”
• 进一步的统计竞争出现的频次，达到一定程度之后，升级到“重量级锁” synchronized 加锁的时候，会经历：无锁 => 偏向锁 => 轻量级锁 => 重量级锁

轻量级锁和重量级锁在 各种锁策略这篇文章中有详细介绍

在这里我们理解一下什么是“偏向锁”

偏向锁

偏向锁不是真的加锁，因为真的加锁开销比较大，偏向锁只是做个标记，标记的过程，非常的轻量高效（比轻量级锁还要轻量）

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，就立即加锁，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，但是该做的标记还是得做的，否则⽆法区分何时需要真正加锁

例子：

假设男主是⼀个锁，⼥主是⼀个线程。如果只有这⼀个线程来使⽤这个锁，那么男主⼥主即使不领证结婚(避免了⾼成本操作)，也可以⼀直幸福的⽣活下去

但是⼥配出现了，也尝试竞争男主，此时不管领证结婚这个操作成本多⾼，⼥主也势必要把这个动作完成了，让⼥配死⼼

偏向锁 => 轻量级锁：出现竞争

轻量级锁 => 重量级锁：竞争激烈

上述锁升级的过程，主要也是为了能够让 synchronized 这个锁很好的适应不同的场景，就可以降低程序员的使用负担（程序员不用考虑太多，无脑使用 synchronized 就行了）

对于当前 JVM 的实现来说，上述锁升级的过程，属于“不可逆”（只能升级，不能降级），要想回到最初的状态，就需要再弄一个锁对象才可以

二、锁消除

编译器的优化策略

编译器会对你写的 synchronized 代码做出判定，判定这个地方是否确实需要加锁，如果这里没有必要加锁，就能够自动把 synchronized 给干掉（避免产生无意义的执行开销）

锁消除虽然存在，我们写代码的时候，也不能完全指望这个，无脑加锁

• 锁消除只是一个辅助效果，给我们兜底，就别指望全给我们兜这个底
• 毕竟编译器的判定有时候也没那么准确，尤其是在多线程环境下的代码

三、锁粗化

编译器的优化策略

锁的粒度

synchronized() {
	...
}

里面的代码越多，“粒度越粗”

代码越少，“粒度越细”

得看代实际执行的代码，而不是有多少行，可能里面有方法调用，也算“代码量”

锁粗化就是把多个“细粒度”的锁，合并成“粗粒度”的锁

• 一次加解锁过程，就把四次操作全部涵盖进去了

因为每次加锁都可能涉及到阻塞等待，如果拆成多次，那么总的阻塞时间就可能很长，为了缩短总的等待时间，提高执行效率，就可以使用“锁粗化”的操作

例子：汇报工作

领导给你汇报了三个活，让你今天搞定

领导下班的时候，你把这三个活都干完了，去向领导电话汇报

三个任务给领导分别打三个电话进行汇报

- 锁的粒度太小了，每次给领导打电话，就相当与对领导加锁，这样都被嫌死了

- 每次加一个小粒度的锁，频繁加锁，效率是非常低的

三个任务打一个电话一起汇报

- 这样也会缩短整体的阻塞时间

四、相关面试题