synchronized的理解和应用

synchronized是什么

• java内置锁，可以保证方法或者代码块在运行时候，同一时刻只有一个线程进入临界区，同时它还保证了共享变量的可见性(限定同一个临界区，等同于volatile)

synchronized几种用法

• 修饰普通方法，锁的是当前实例
• 修饰代码块，锁的括号里面的对象
• 修改静态方法，锁的是当前类的class对象

举个例子

1. 修饰普通方法

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public class SynchNoStaticClass {
    public synchronized void test2() {
        int i = 5;
        while (i-- > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        SynchNoStaticClass synchNoStaticClass = new SynchNoStaticClass();
        new Thread(()->{
            synchNoStaticClass.test2();
        },"thread--1").start();
        new Thread(()->{
            synchNoStaticClass.test2();
        },"thread--2").start();
    }
}

结果：

分析：不同线程访问同一个对象的临界方法，需要等前一个线程执行完毕后把锁释放才能执行(执行结果是顺序的)，如果是多个线程作用的是不同的对象，那么执行结果就可能不是顺序的，因为不同的对象锁，互不影响。

2. 修饰静态方法

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public class TestSynchronized {
    public static  synchronized void test2() {
        int i = 5;
        while (i-- > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException ie) {
            }
        }
    }
    public void test1(){
        test2();
    }
    public static void main(String[] args) {

        new Thread(()-> {
            TestSynchronized testSynchronizedOne = new TestSynchronized();
            testSynchronizedOne.test1();
            }, "thread--1").start();

        new Thread(()->{
            TestSynchronized testSynchronizedTwo = new TestSynchronized();
            testSynchronizedTwo.test1();
            },"thread--2").start();
    }
}

结果：

分析：不同线程访问不同的对象，但是访问方法是静态的，当前class的对象锁生效，结果就是顺序执行（可以把synchronized去掉，结果是交替输出的）

3.修饰代码块

为啥需要修饰代码块呢，因为修饰方法的范围粒度太大了，我们往往需要方法中的某段代码互斥进行同步操作

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public class SynchNoStaticClass {
    public static void main(String[] args) {
        SynchNoStaticClass synchNoStaticClass = new SynchNoStaticClass();
        new Thread(() -> {
            synchNoStaticClass.test3();
        }, "test3").start();
        new Thread(() -> {
            synchNoStaticClass.test3();
        }, "test4").start();
    }
    public void test3() {
        synchronized (SynchNoStaticClass.class) {
            int i = 5;
            while (i-- > 0) {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException ie) {
                }
            }
        }
    }
}

结果：

分析：每次当线程进入synchronized包裹的代码块时就会，就会获取SynchNoStaticClass.class对象锁，那么其他线程在进来需要等待

synchronized的可重入性

什么是可重入锁呢？当一个线程再次请求由自己持有的对象锁时候是可以获取成功的，看下面代码

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public class SynchDoubleClass {

    public synchronized void test2() {
        int i = 5;
        while (i-- > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "test2:" + i);
        }
        test3();
    }
    public synchronized void test1() {
        int i = 5;
        while (i-- > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "test1:" + i);
        }
        test2();
    }
    public synchronized void test3() {
        int i = 5;
        while (i-- > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "test3:" + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
            SynchDoubleClass synchDoubleClass = new SynchDoubleClass();
            synchDoubleClass.test1();
        }).start();

    }
}

结果：

分析：因为synchronized 锁是可重入的，所以在test1方法没执行完，在去调用test2方法，因为是同一个对象锁，它依然会获得锁。

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synchronized与awit/notify/notifyAll使用(等待通知机制)

• awit阻塞当前线程，就是释放当前线程的锁
• notify通知某个阻塞线程，notifyall 通知所有的阻塞线程

synchronized的底层实现

• 字节码反编译结果
  
  分析：
• 先说结论，修饰方法JVM通过ACC_SYNCHRONIZED标识实现，修饰代码块，JVM通过 monitorenter和monitorexit两个指令实现同步，而monitor（对象监视器）的本质依赖于底层操作系统的 互斥锁(Mutex Lock) 实现，
• 关于class文件结构以及更底层的c++文件源码解读，当前笔者还是小白，无法更深入了解，留待后续补充