java中synchronized关键字基础-1

1、synchronized关键字简介

synchronized是java中的一个关键字，在中文中为同步，也被称之为”同步锁”,以此来达到多线程并发访问时候的并发安全问题，可以用来修饰代码块、非静态方法。静态方法等；
修饰代码块时:给当前指定的对象加锁
修饰非静态方法时:作用于当前实例加锁
修饰静态方法时:作用于当前类对象加锁
synchronized在java内存模型中的主要作用
原子性:通过monitorenter和monitorexit指令,保证被synchronized修饰的代码在同一时间只能被一个线程访问，在锁未释放之前，无法被其他线程访问到
可见性:保证共享变量的修改能够及时可见,对一个变量的unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存中(store和write操作)
有序性:一个变量在同一时刻只允许一条线程对其执行lock操作，这条规则决定了持有同一个锁的两个同步块只能串行执行

2、synchronized修饰代码块

当synchronized修饰代码块时，有以下几种情况

1、this关键字

synchronized(this){   
//互斥代码
 }

这里的this就是等价于调用这个方法的对象，synchronized锁的就是this这个对象的锁，若有多个对象调用方法，各个对象锁之间相互独立，互不影响

2、Class.class

synchronized(Test.class){     
//互斥代码
}

这里synchronized锁的对象为类锁，在需要类锁的代码不能同时执行，但是与非需要类锁的对象锁或者与没有加锁的代码可以同时执行
用synchronized进行加锁时看获得锁是对象还是类的锁，还有的是synchronized锁住的是一个对象或者类（其实也是对象），而不是方法或者代码段。

3、synchronized修饰实例方法

public  synchronized void method(){     //代码
 }

当synchronized修饰实例方法时，锁的是该类的实例对象

4、synchronized修饰静态方法

public synchronized static void method() {     // todo
 }

由于static静态方法是属于类的而不属于对象的，所以synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象

5、synchronized的底层实现原理

在java内存模型中，synchronized可以保证原子性、有序性、可见性，在这之前，先谈谈对象在HotSpot虚拟机中的分布，主要有三部:对象头（Header）、实例数据(Instance Data)和对象填充（Padding）

对象头

对象头主要包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据、如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等,官方称之为”Mark Word”,还有一部分称之为类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例
存储内容标志位状态对象哈希码、对象分代年龄01未锁定指向锁记录的指针00轻量级锁定指向重量级锁的指针10膨胀（重量级锁定）空，不需要记录信息11GC标识偏向线程ID、偏向时间戳、对象分代年龄01可偏向

实例数据

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，即我们在程序代码里面所定义的各种类型的字段内容，无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的字段都必须记录起来。这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(-XX: FieldsAllocationStyle) 和字段在Java源码中定义顺序的影响。

对齐填充

对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，仅仅只是起着占位符的作用，由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，就是对象的大小必须是8字节的整数倍，而对象头部分正好是8字节的倍数（1倍或者2倍），因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

原子性

synchronized实现原子性底层是通过JVM来实现的，同一时间只能有一个线程去执行synchronized中的代码块；
每一个对象都有一个监视器monitor来关联，监视器被占用时会被锁住，其他线程无法获取该monitor,当JVM执行某个线程的的内部方法的monitorenter,它会尝试去获取该对象的monitor的所有权，过程如下
1、若monitor的进入数为0，线程可以进入monitor,并将该monitor的进入数置为1，那么该线程就成为monitor的所有者
2、若线程已拥有monitor的所有权，允许它重入monitor，则进入monitor的进入数加1（recursions：记录线程拥有锁的次数）
3、若其他线程已经占有monitor的所有权，那么当前尝试获取monitor的所有权的线程会被阻塞，直到monitor的进入数变为0，才能重新尝试获取monitor的所有权。
monitorexit指令
1、能执行monitorexit指令的线程一定是拥有当前对象的monitor的所有权的线程。
2、当执行monitorexit时会将monitor的进入数减1。当monitor的进入数减为0时，当前线程退出monitor，不再拥有monitor的所有权，此时这个monitor阻塞的线程可以尝试去获取这个monitor的所有权。

可见性

synchronized通过内存屏障保证可见性，同样的我们知道volatile是通过内存屏障来保证可见性的，
1、monitorenter指令之后，synchronized内部的共享变量，每次读取数据的时候被强制从主内存读取最新的数据。
2、monitorexit指令也具有Store屏障的作用，也就是让synchronized代码块内的共享变量，如果数据有变更的，强制刷新回主内存。
数据修改之后立即刷新回主内存，其他线程进入synchronized代码块后，使用共享变量的时候强制读取主内存的数据。

有序性

同样的，synchronized也是通过monitorenter、monitorexit指令嵌入上面的内存屏障,既具有加锁、释放锁的功能，同时也具有内存屏障的功能