线程基础知识（三）

前言

之前两篇文章介绍了线程的基本概念和锁的基本知识，本文主要是学习同步机制，包括使用synchronized关键字、ReentrantLock等，了解锁的种类，死锁、竞争条件等并发编程中常见的问题。

关键字synchronized

1. synchronied关键字可以把任意一个非null的对象当做锁，属于独占式的悲观锁。同时属于可重入锁
2. 早期的的synchronized属于重量级的锁，效率低下，因为监视器是依赖底层的操作系统Lock实现的，从6之后java对sychronized进行了优化，jdk1.6以后还引入了 大量的优化，比如自旋锁，适应性锁，锁消除，锁粗化，偏向锁，轻量级锁等。

synchronized用法

常用来保证代码的原子性，主要有三种使用方法

• 修饰实例：作用于当前的对象实例加锁，进入同步代码前获得，当前对象实例的锁。

synchronized void method() {
//业务代码
}

• 修饰静态方法： 也就是给当前类加锁，会作用于该类所有的对象实例。如果线程A调用一个实例对象的非静态synchronized方法，而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态synchronized方法，是允许的，不会发生互斥现象，因为静态synchronized方法是占用的锁是当前类的锁，而访问非静态synchronized方法占用的锁是当前实例对象的锁。

synchronized void staic method() {
//业务代码
}

• 修饰代码块： 指定加锁对象，对给定的对象/类加锁，synchronized（this object）表示进入同步前要获得给定对象的锁，synchronized（类.class）表示进入同步前要获得给定类class的锁

synchronized(this) {
//业务代码
}

synchronized实现原理

• 使用synchronized是不用我们去加锁和释放lock，unlock，是jvm已经代替去做了
• synchronized修饰代码块的时候，jvm是使用monitorenter和monitorexit两个指令实现的（监视器）
  
• 当修饰同步方法，jvm采用ACC_SYNCHRONIZED标记符来实现的同步， 这个标识表面了这是一个同步方法

synchronized锁住的原理

monitorenter，monitorexit，ACC_SYNCHRONIZED都是基于monitor（监视器）
所谓的Monitor其实是一种同步工具，也可以说是一种同步机制。在Java虚拟机（HotSpot）中，Monitor是由
ObjectMonitor实现的，可以叫做内部锁，或者Monitor锁。
ObjectMonitor的工作原理：
ObjectMonitor有两个队列：WaitSet、EntryList，用来保存ObjectWaiter 对象列表。
_owner，获取 Monitor 对象的线程进入 _owner 区时， _count + 1。如果线程调用了wait() 方法，此时会释放Monitor 对象， _owner 恢复为空， _count - 1。同时该等待线程进入 _WaitSet 中，等待被唤醒。
-同步是锁住的

• monitorenter，在判断拥有同步标识 ACC_SYNCHRONIZED 抢先进入此方法的线程会优先拥有 Monitor 的owner ，此时计数?+1。
• monitorexit，当执行完退出后，计数?-1，归 0 后被其他进入的线程获得

除了原子性，synchronized的可见性和有序性，可重入性怎么实现

1. 可见性：线程加锁前，将清空工作内存中共享变量的值，从而使用共享变量的时候，需要从主内存中重新读取最新的值。线程加锁后，其他线程无法获得主内存中的共享变量的值，线程解锁前必须把共享变量的最新值刷新到主内存中。
2. 有序性：synchronized同步的代码块具有排他性，一次只能被一个线程拥有，所以可以保证同一个时刻，代码是单线程执行的，因为as-if-serial存在，单线程语句是能够保证最终结果是有序的，但是不保证不会进行指令重排，所以synchronized是保证有序是执行结果的有序而不是防止指令重排的有序性。
3. 可重入性：synchronized是可重入锁，也就说允许一个线程二次请求自己持有的锁的临界资源，这种情况就是可重入锁，锁对象有个计数器，会记录线程获取锁的次数，当执行完对应的代码后，计数器就会减去1，只有归零就会释放锁。之所以可以重入就是因为这个计数器。

synchronized和ReentrantLock的区别

可从锁的实现、功能特点、性能维度等分析

• 锁的实现：synchronized是通过jvm实现，是java的关键字；而reentrantlock是通过jdk层面的api实现的的（一般是lock（）和unlock（）方法配合try/catch/finally语句实现）

• 性能：jdk1.6前synchronized性能比较差，应该都是要通过底层调用，但是1.6以后增加了适应性自旋，锁消除等，两者性能差不多。

• 功能特点：-

  • ReentrantLock比synchronized增加了一些高级功能，如等待中断，可实现公平锁，可实现选择性通知；
  • synchronized只能是非公平锁（内部锁），- ReentrantLock可以指定是公平还是非公平（公平锁就是先等待的线程先获得锁）；
  • synchronized与wait()和notify()/notifyAll()方法结合实现等待/通知机制，ReentrantLock类借助Condition接口与newCondition()方法实现。
  • ReentrantLock需要手工声明来加锁和释放锁，一般跟finally配合释放锁。而synchronized不用手动释放锁