synchrnoized必知必会,看看你都会哪些?

涵山Malcolm 涵山Malcolm     2023-02-04     404

关键词:


一、Synchronized:
下订单超卖问题:如果多个线程同时碰到synchronized时,monitorEnter之前会产生竞争,只让一个线程进来,其他线程等待,保证线程有序的执行,但不能保证指令重排(volatile可以保证指令重拍,通过插入内存屏障实现),synchronized保证共享可变资源(临界资源)被线程有序的访问。让并发线程串行访问,但性能必然会有所下降。

两种锁:显示锁、隐式锁

显示锁:ReentrantLock .lock()
ReentrantLock .unlock()基于AQS实现

隐式锁:Sychronized JVM自动加锁和解锁 缺点:几乎不能跨方法加锁和解锁

1:试问:如果我非要跨方法加锁和解锁 等同于Synchronized?

那么可以用这两行代码:
UnsafeInstane.reflectGetUnsafe.monitorEnter(对象); 相当于底层加入汇编指令monitorEnter 加锁
UnsafeInstane.reflectGetUnsafe.monitorExit(对象); 相当于底层加入汇编指令monitorExit 释放锁
这样就可以完成跨方法加锁解锁了。


2:synchronized加在哪有什么作用?
static synchronized 加在类上的锁 只要被Static修饰 那么锁必然加在.class类对象上
加在实例方法上,锁的是当前实例对象。
加在代码块上:锁的是括号里的对象
作为spring的bean必须是单例


synchronized代码执行时会被编译成monitorEnter\\monitorExit两对指令 对应八大原子操作中的lock\\unlock操作(八大原子操作可以看上一篇文章)

3:加对象锁实际上是加在哪,阻塞的线程被放在了哪?
每个对象在创建之初都会维护一个monitor监视器锁,没有进入的线程会放到waitSet集合里。
如果第一个线程走完了代码块,会通知其他线程进来。


4:对象的内存结构:
三部分:对象头、实例数据、对其填充位

①:对象头: hash码 对象年代(gc) 锁状态 线程ID 偏向时间 元数据指针(指向class文件) 数组长度(如果是数组对象才有这个值)
②:实例数据:对象的属性,方法。
③:对其填充位:保证对象的内存是8字节的整数倍。


5:对象头的结构(如图)

6:对象存在jvm的哪个地方?
数据存在堆区,引用存在栈上

7:对象存在哪个文件中?
虚拟机的oops-markOop.hpp文件中


8:对象一定存在堆区吗?
如果没有发生逃逸则存在堆区。
如果发生逃逸分析则存在线程栈上。(jdk1.7时jvm自动开启逃逸分析)

什么是逃逸分析?
即对象的逃逸行为,是指对象被其他方法或下文引用到 如:return 就会发生逃逸行为,至此对象会由堆区逃逸到当前线程的线程栈上(下节会讲JVM内存结构,线程栈自然一目了然)

9:什么情况下发生逃逸分析?
当前对象被其他方法或下文引用到,那么对象就有可能发生逃逸行为,什么是逃逸行为呢?
逃逸行为指的是:当前对象从JVM的堆内存中逃逸到当前线程的线程栈上。


10:什么是锁粗化? (细粒度锁变为粗粒度锁)
首先你需要知道 stringBuffer类是线程安全的,因为有synchronized修饰
当你用stringBuffer操作字符串时,相当于每次调用都会加synchronized,

相当于如下情况:

synchronized
stb.append(“1”)

synchronized
stb.append(“2”)

synchronized
stb.append(“3”)

所以相当于每个方法的前后都加了synchronized;这样肯定会影响性能的,所以JVM会把三次优化成一次。这就叫锁粗化。

粗化后就会变成这样:
synchronized
stb.append(“1”);
stb.append(“2”);
stb.append(“3”);

10:什么是锁消除?
对象没有发生逃逸分析,也没有被其他线程使用,即这个锁加不加都不影响程序运行。所以JVM编译时会自动对锁进行删除,称为锁消除。




12:偏向锁命令:
开启偏向锁: -XX:+UseBiasedLocking -XX:BiasedLockingStartupDelay=0
关闭偏向锁: -XX-UseBiasedLocking

11:笼统来说锁升级过程?(不可逆)

无锁: 对象初始化时没有被任何线程访问
偏向锁: 单线程访问该都对象时,1.6之后默认开启偏向锁,大多数时候是不存在锁竞争的,常常是一个线程多次获得同一个锁
轻量级锁:竞争不激烈,线程间交替执行 竞争不到锁的线程会自旋
jdk1.7之前是可以设置自旋次数的,超过了次数就升级成重量级锁。
jdk1.7之后开启了自适应自旋,首次10次自旋没进去,下一次认为你会大概率进去,所以下次轮到你的时候,会多给你几次机会尝试获得锁。
重量级锁:由用户态切换到内核态,消耗的时间长 消耗性能


12:锁升级过程深入分析
无锁: 程序启动时,对象为无锁状态,把对象头的markword文件的锁状态标记为1
偏向锁:当有一个线程来访问时,升级为偏向锁状态,锁状态标志位不变,把偏向锁标志记为1 即开启偏向锁,并进入monnitorenter
轻量级锁:这时线程二来通过CAS对比线程ID,不一致,则自旋,等线程一到达安全点,并退出代码块,释放对象头的偏向锁状态为无锁状态,等线程二到达安全点线程三去CAS进入,并退出代码块,修改为偏向锁。其他线程依次循环此过程,此时各个线程交替执行状态,JVM判定不具备偏向锁资质了,则撤销偏向锁,并把markword文件修改为轻量级锁,并拷贝到线程栈上一份产生双向指针。
重量级锁:如果这时,某一个线程进来之后自旋,前一个线程一直没走出代码块没释放锁,那么就会把这些线程都扔到操作系统的消息队列,并且刚刚没释放锁的线程执行完之后会给其他线程发消息,由用户态到内核态进行切换,依次执行。


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