synchronized关键字总结

在并发编程中，synchronized 关键字非常常见，在 JDK 源码中也有很多，典型基础的类有 StringBuffer，我们知道 StringBuilder 是非线程安全的，StringBuffer 是线程安全的，就是因为 StringBuffer 源码的一些方法上使用了synchronized 关键字来保证同步。

synchronized关键字原理

synchronized 代码块同步

public class SynchronizedTest {

    public static void main(String[] args) {
        synchronized (SynchronizedTest.class){
            System.out.println("hah");
        }
    }
}

上面SynchronizedTest类的一段代码块用 synchronized 修饰，我们使用 javac SynchronizedTest.java 命令将其进行编译，然后使用javap -c SynchronizedTest.class 反编译其 class 文件观察输出：

Compiled from "SynchronizedTest.java"
public class SynchronizedTest {
  public SynchronizedTest();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #2                  // class SynchronizedTest
       2: dup
       3: astore_1
       4: monitorenter                     
       5: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       8: ldc           #4                  // String hah
      10: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      13: aload_1
      14: monitorexit
      15: goto          23
      18: astore_2
      19: aload_1
      20: monitorexit
      21: aload_2
      22: athrow
      23: return
    Exception table:
       from    to  target type
           5    15    18   any
          18    21    18   any
}

看到有monitorenter 、monitorexit两个指令，synchronized 的原理就是使用对象监视器来实现对方法和代码块的同步的：在进入同步方法前加一个 monitorenter 指令，在退出、异常时加入 monitorexit指令，其本质是对象监视器（monitor）的获取，这个获取具有排他性，所以同一时刻只能有同一个线程获到 monitor，获取到 monitor 的执行代码块、执行完后退出释放 monitor，未获得 monitor 的线程会再次去尝试获得 monitor，最终实现同步的目的。

synchronized 代码块实现细节：

对于 monitorenter，如果 monitor 的进入数为0，则该线程获取锁，并设置为1，再次重入时对其+1，解锁-1，最终释放后等于0。如果 monitor 不为0（大于0），则表示该锁被其他线程占用，则等待 monitor等于0时才获取锁。monitorexit 与之过程相反。

synchronized方法同步

方法同步和代码块同步的实现细节不太一样，上述例子代码块同步是使用 monitorenter 和 monitorexit 指令来实现，而方法同步是用另一种方式来实现的，JVM 根据 ACC_SYNCHRONIZED 标识符来实现方法的同步，当方法调用时，调用指令会检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 标识符是否被设置，如果设置了，线程将获取对象监视器 monitor，获取成功后去执行代码块，执行完后再释放 monitor，方法执行期间，其他线程都无法再获得同一个monitor 对象，实现了方法的同步。

synchronized 实现同步的基础

任何对象都可以作为锁，也就是上述的 monitor，具体表现为：

对于普通同步方法，锁的是当前实例对象；

对于静态同步方法，锁的是 Class 对象；

对于同步代码块，锁的是小括号里的对象；

当一个线程访问同步方法、同步代码块时，必须要先获得锁，退出或抛出异常时必须释放锁。

synchronized 关键字优化

synchronized 一直被称为重量级锁，其实在jdk1.6对其做了优化、引入了轻量锁和偏量锁。

关于轻量锁和偏量锁更形象的描述请参照这篇短文 https://www.jianshu.com/p/afa5296a4832

随着 synchronize 关键字不断优化，jdk8的 ConcurrentHashMap 抛弃了 ReentrantLock 而使用 synchronize。