Java中synchronized關鍵字如何應用

今天就跟大家聊聊有關Java中synchronized關鍵字如何應用，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結了以下內容，希望大家根據這篇文章可以有所收獲。

一 synchronized機制

synchronized關鍵字是JAVA中常用的同步功能，提供了簡單易用的鎖功能。synchronized有三種用法，分別為:

用在普通方法上，能夠鎖住當前對象。用在靜態方法上，能夠鎖住類用在代碼塊上，鎖住的是synchronized()里的對象

在JDK6之前，synchronized使用的是重量級鎖制，在之后synchronized加入了鎖膨脹機制，顯著提升了synchronized關鍵字的效率。

基于synchronized關鍵字，我們來了解下幾種類別的鎖，并且講解synchronized的鎖膨脹機制。

synchronized鎖是非公平鎖。并且一個被synchronized鎖住的對象或類，就是一把鎖。

另外一提，所有鎖都是存儲在Java對象頭里的，Java對象頭里的Mark Word里默認存儲對象的HashCode，分代年齡和鎖標記位。也就是說Mark Word記錄了鎖的狀態

二 鎖膨脹機制與幾類鎖

鎖膨脹是不可逆的

2.1 偏向鎖

synchronized在JDK1.6以后默認開啟偏向鎖，synchronized最初都是偏向鎖

表現：一個線程獲取鎖成功后，會在對象頭里記錄線程ID，以后該線程獲取和釋放鎖都沒有任何花費。（因為該鎖已經被綁定在該線程上了，且在膨脹前不會改變），如果其他線程嘗試獲取這個鎖，偏向鎖將會膨脹為輕量鎖。

優點：在只有一個線程使用鎖的時候獲取和退出鎖沒有任何花費

缺點：鎖競爭激烈會很快升級為輕量鎖，那么維持偏向鎖的過程就是在浪費計算機資源。（不過因為偏向鎖本身就很輕量，因此浪費的資源并不多）

小結：只有一個線程使用鎖的情況下，synchronized使用的鎖為偏向鎖。如果鎖競爭激烈，可以通過配置JDK禁用偏向鎖。

2.2 輕量鎖

一把鎖不止一個線程使用，則偏向鎖膨脹為輕量鎖

表現：線程獲取輕量鎖時，會直接用CAS修改對象頭里鎖的記錄，如果修改失敗，代表此時鎖存在多個線程的競爭，輕量鎖將會膨脹為重量鎖。

優點：在線程之間使用鎖不存在競爭時，一次CAS操作就能獲取和退出鎖

缺點：與偏向鎖類似

小結：只要一把鎖不止一個線程獲取過，偏向鎖就會膨脹為輕量鎖。

2.3 重量鎖

一把鎖存在多線程競爭，則輕量鎖開始自旋，自旋一定次數后仍沒獲取鎖，則膨脹為重量鎖(存在競爭時，輕量鎖雖然會先自旋，但是最終往往都會膨脹為重量鎖)

表現：線程獲取重量鎖時，如果獲取失敗（即鎖已被其他線程獲取），則使用自適應自旋鎖,自旋一定次數后仍沒獲取鎖，則進入阻塞隊列等待。

優點：未獲取到的鎖進入阻塞隊列，節約CPU資源。（好吧感覺其實是沒有啥優點）

缺點：重量鎖是通過對象內部的監視器（monitor）實現，其中monitor的本質是依賴于底層操作系統的Mutex Lock實現，操作系統實現線程之間的切換需要從用戶態到內核態的切換，切換成本非常高。

小結：只要一把鎖存在多線程競爭，輕量鎖就會膨脹為重量鎖。

自旋鎖

synchronized的輕量鎖，重量鎖，使用了自適應自旋鎖進行性能優化

首先介紹自旋鎖

表現：線程獲取鎖失敗后，不會進入阻塞等待，而是再次嘗試去獲取鎖，如此反復，直到獲取到鎖，或者自旋結束那么會阻塞等待。

解決問題：在某些場景下，線程持有鎖的時間非常短。在線程獲取鎖失敗后，如果線程進入阻塞將會帶來線程上下文的切換，上下文切換的時間可能反而高于線程反復嘗試獲取鎖的時間。此時線程原地等待去重復獲取鎖。反而在性能上更有優勢。

缺點：

單核CPU沒有線程并行，反復嘗試會導致進程無法繼續運行。重復嘗試導致了CPU的占用，如果CPU資源緊張的話反而會性能下降如果鎖的競爭時間過長，不僅沒有性能提升，還浪費了大量CPU資源。

優化：使用自適應自旋鎖。自適應自旋鎖會根據之前的鎖獲取記錄，優化調整自旋時間，避免造成不必要的自旋。

看完上述內容，你們對Java中synchronized關鍵字如何應用有進一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關內容，請關注億速云行業資訊頻道，感謝大家的支持。