synchrnoized必知必会，看看你都会哪些？

Posted 2022-01-28 涵山Malcolm

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。