0、synchronized 的特點：

　　可以保證程式碼的原子性和可見性。

　　1、synchronized 的性質：

　　可重入(可以避免死鎖、單個執行緒可以重複拿到某個鎖，鎖的粒度是執行緒而不是呼叫)、不可中斷(其實也就是上面的原子性)

　　2、synchronized 的分類：

　　按照作用物件劃分為 物件鎖、類鎖

　　按照作用位置劃分為 程式碼塊、方法(靜態和非靜態)

　　按照具體細節劃分為 例項(普通方法)同步方法、靜態同步方法、例項方法中的同步程式碼塊、靜態方法中的程式碼塊。

　　如果從類是 Class 物件的角度看，類鎖也是物件鎖，但上面這樣劃分的解釋性更好。

　　3、使用 synchronized 進行執行緒同步的七種情況：

　　七種情況的測試程式碼見 這裡 GitHub上

　　1、多個執行緒同時訪問一個物件的同步方法，因為多個執行緒要競爭這個物件的物件鎖，沒有拿到物件鎖的執行緒進入阻塞狀態，所以多個執行緒將序列執行這個方法，執行緒安全。

　　2、多個執行緒訪問的是多個物件的同步方法，因為每個執行緒都可以拿到對於物件的物件鎖，所以多個執行緒可並行(多核處理器)執行這個方法，各個執行緒互不影響。

　　3、多個執行緒訪問的是 synchronized 的靜態方法，因為多個執行緒要競爭物件對應的類物件(Class 物件)的類鎖，沒有拿到類鎖的執行緒進入阻塞狀態，所以多個執行緒將序列執行這個方法，執行緒安全。

　　4、多個執行緒同時訪問一個物件的同步方法與非同步方法，因為執行緒執行這個物件的同步方法需要拿到物件鎖，而非同步方法不需要鎖，所以多個執行緒將序列執行同步方法，同步方法執行緒安全，非同步方法多個執行緒可以並行訪問。

　　5、訪問一個物件的不同的普通同步方法，因為物件鎖只有一把，執行緒執行同步方法時都需要拿到物件的物件鎖，所以只有當一個執行緒把所有的同步方法都執行完(物件鎖的可重入性)後，這個物件鎖才被釋放，能夠被其他執行緒拿到。

　　6、多個執行緒同時訪問靜態 synchronized 和非靜態 synchronized 方法，因為執行緒訪問靜態 synchronized 方法時需要拿到物件對應的類物件的類鎖，訪問非靜態 synchronized 方法時需要拿到物件的物件鎖，所以多個執行緒訪問靜態 synchronized 方法和非靜態 synchronized 方法時需要競爭這兩把鎖。

　　7、執行緒在執行同步方法時丟擲異常，會自動釋放鎖，以便其他執行緒可以拿到鎖繼續執行。

　　4、synchronized 的相關原理：

　　加解鎖原理、可重入原理、可見性原理

　　從反編譯看加解鎖原理：

　　對於用 Java 編寫的程式碼，最常見的同步形式可能是 synchronized 方法。通常不使用 monitorenter 和 monitorexit 實現同步方法，而是通過 ACC_SYNCHRONIZED 標誌在執行時常量池中進行簡單區分，該標誌由方法呼叫指令檢查。

　　—— Java 虛擬機器規範

　　同步程式碼塊形式：

　　public class SynchronizedCodeBlock {

　　public void method() {

　　synchronized (this) {

　　// 空

　　}

　　}

　　}

　　使用 javap -verbose SynchronizedCodeBlock.class 命令反編譯結果如下圖：

　　

 

　　同步程式碼塊形式，使用 monitorenter 和 monitorexit 指令顯式對程式碼塊加解鎖。

　　同步方法形式：

　　public class SynchronizedMethod {

　　public synchronized void method() {

　　// 空

　　}

　　}

　　使用javap -verbose SynchronizedMethod.class 命令反編譯結果如下圖：

　　

 

　　同步方法形式，使用 ACC_SYNCHRONIZED 標記隱式對方法加解鎖。

　　方法測試可重入性原理：

　　程式碼：

　　public class ReentrancyTest {

　　public synchronized void method1() {

　　System.out.println(執行緒 + Thread.currentThread().getName() + 執行 method1);

　　method2(); // 測試可重入性

　　}

　　public synchronized void method2() {

　　System.out.println(執行緒 + Thread.currentThread().getName() + 執行 method2);

　　}

　　public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

　　Reentrancy reentrancy = new Reentrancy();

　　// 方法體執行物件

　　Runnable run = ()- {

　　reentrancy.method1();

　　};

　　Thread thread1 = new Thread(run);

　　Thread thread2 = new Thread(run);

　　// 啟動執行緒

　　thread1.start();

　　thread2.start();

　　// 主執行緒等待子執行緒執行完畢

　　thread1.join();

　　thread2.join();

　　System.out.println(Finished);

　　}

　　}

　　輸出結果為：

　　執行緒Thread-0執行 method1

　　執行緒Thread-0執行 method2

　　執行緒Thread-1執行 method1

　　執行緒Thread-1執行 method2

　　Finished

　　JVM 負責跟蹤物件被加鎖的次數，執行緒第一次給物件加鎖的時候，monitor 的計數變為 1，每當這個相同的執行緒在此物件上再次獲得鎖時，計數為遞增。當任務離開時，monitor 的計數減 1，當計數為 0 時，鎖被完全釋放。

　　圖說明可見性原理：

　　JMM 是 Java 記憶體模型的縮寫，直接看圖。

　　

 

　　5、synchronized 的缺陷：

　　效率低：鎖釋放情況少(一種是程式碼正常執行結束釋放鎖，另一種是產生異常釋放鎖)，試圖獲得鎖時不能設定超時，不能中斷一個正在試圖獲得鎖的執行緒。

　　不夠靈活(相比於讀寫鎖，讀操作不需要加鎖，寫操作才需要加鎖)，加鎖和釋放的時機單一，每個鎖僅有單一的條件(某個物件)可能是不夠的。

　　無法知道是否成功獲取到了鎖。

　　6、synchronized 常見的面試題：

　　1、使用注意點：鎖物件不能為空(如果是物件，可以用物件自身的鎖，還可以自己造一個鎖來讓執行緒競爭)、鎖的作用域不易過大、避免死鎖(可以用 synchronized 模擬死鎖)。

　　2、如何選擇 Lock 和 Synchronized 關鍵字?

　　一切選擇都要根據具體的業務需要，選擇更合適的方式，減少出錯。如果有現成的包(java.util.concurrent)和類(原子類、ConcurrentHashMap、CountDownLatch)，就不要自己造輪子了，直接拿來用，Java 原生支援的效率也會更高些，如果真的要用到 Lock 或者 Synchronized 獨有的特性，再來考慮這兩個。

　　3、多執行緒訪問同步方法的各種具體情況(也就是上面的七種情況)。

　　7、對 synchronized 的思考(面試可能也會被問到)：

　　1、多個執行緒等待同一個 synchronized 鎖時，JVM 如何選擇下一個獲取鎖的是哪個執行緒?

　　這個問題就涉及到內部鎖的排程機制，執行緒獲取 synchronized 對應的鎖，也是有具體的排程演算法的，這個和具體的虛擬機器版本和實現都有關係，所以下一個獲取鎖的執行緒是事先沒辦法預測的。

　　2、synchronized 使得同時只有一個執行緒可以執行，效能較差，有什麼方法可以提升效能?

　　優化 synchronized 的使用範圍，讓臨界區的程式碼在符合要求的情況下儘可能的小。

　　使用其他型別的 lock(鎖)，synchronized 使用的鎖經過 jdk 版本的升級，效能已經大幅提升了，但相對於更加輕量級的鎖(如讀寫鎖)還是偏重一點，所以可以選擇更合適的鎖。

　　3、如何想要更加靈活的控制鎖的獲取和釋放，怎麼辦?

　　可以根據需要實現一個 Lock 介面，這樣鎖的獲取和釋放就能完全被我們控制了。

　　4、什麼是鎖的升級、降級?

　　JDK6 之後，不斷優化 synchronized，提供了三種鎖的實現，分別是偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖，還提供自動的升級和降級機制。對於不同的競爭情況，會自動切換到合適的鎖實現。當沒有競爭出現時，預設使用偏斜鎖，也即是在物件頭的 Mark Word 部分設定執行緒ID，來表示鎖物件偏向的執行緒，但這並不是互斥鎖;當有其他執行緒試圖鎖定某個已被偏斜過的鎖物件，JVM 就撤銷偏斜鎖，切換到輕量級鎖，輕量級鎖依賴 CAS 操作物件頭的 Mark Word 來試圖獲取鎖，如果重試成功，就使用普通的輕量級鎖;否則進一步升級為重量級鎖。鎖的降級發生在當 JVM 進入安全點後，檢查是否有閒置的鎖，並試圖進行降級。鎖的升級和降級都是出於效能的考慮。

　　5、什麼是 JVM 裡的偏向鎖、輕量級鎖、自旋鎖、重量級鎖?

　　偏向鎖：線上程競爭不激烈的情況下，減少加鎖和解鎖的效能損耗，在物件頭中儲存獲得鎖的執行緒ID資訊，如果這個執行緒再次請求鎖，就用物件頭中儲存的ID和自身執行緒ID對比，如果相同，就說明這個執行緒獲取鎖成功，不用再進行加解鎖操作了，省去了再次同步判斷的步驟，提升了效能。

　　輕量級鎖：再執行緒競爭比偏向鎖更激烈的情況下，線上程的棧記憶體中分配一段空間作為鎖的記錄空間(輕量級鎖對應的物件的物件頭欄位的拷貝)，執行緒通過CAS競爭輕量級鎖，試圖把物件的物件頭欄位改成指向鎖記錄的空間，如果成功就說明獲取輕量級鎖成功，如果失敗，則進入自旋(一定次數的迴圈，避免執行緒直接進入阻塞狀態)試圖獲取鎖，如果自旋到一定次數還不能獲取到鎖，則進入重量級鎖。

　　自旋鎖：獲取輕量級鎖失敗後，避免執行緒直接進入阻塞狀態而採取的迴圈一定次數去嘗試獲取鎖。(執行緒進入阻塞狀態和非阻塞狀態都是涉及到系統層面的，需要在使用者態到核心態之間切換，非常消耗系統資源)實驗證明，鎖的持有時間一般是非常短的，所以一般多次嘗試就能競爭到鎖。

　　重量級鎖：在 JVM 中又叫做物件監視器(monitor)，鎖物件的物件頭欄位指向的是一個互斥量，多個執行緒競爭鎖，競爭失敗的執行緒進入阻塞狀態(作業系統層面)，並在鎖物件的一個等待池中等待被喚醒，被喚醒後的執行緒再次競爭鎖資源。

　　6、使用 synchronized 實現雙重校驗鎖的單例模式?

　　單例物件加上 volatile 關鍵字，可以禁止JVM對指令重排序，因為下面第一處的程式碼 doubleCheckSingleton = new DoubleCheckSingleton(); 分為三個步驟：1、為 doubleCheckSingleton 分配記憶體空間;2、初始化 doubleCheckSingleton 物件的值;3、doubleCheckSingleton 指向分配的記憶體地址，所以執行的步驟可能變成 1、3、2，可能建立多個單例物件，所以給單例物件加上 volatile 關鍵字是很有必要的。

　　雙重校驗是指兩次檢查，一次是檢查單例物件是否建立好了，如果還沒有建立好，就第一次建立單例物件時，並在建立過程中鎖住單例類(類鎖)，第二次的檢查避免了一個執行緒在建立單例物件的過程中，也有其他執行緒也已經通過第一次非 null 判斷，當這個執行緒釋放類鎖後，其他執行緒不知道單例物件已經建立好了，而再次建立。在第一次建立例項物件時才需要雙重校驗，synchronized 才有用武之地，後面只需要一次校驗，提高了效能。

　　程式碼：

　　public class DoubleCheckSingleton {

　　// 單例物件

　　private volatile static DoubleCheckSingleton doubleCheckSingleton;

　　// 建構函式私有化

　　private DoubleCheckSingleton() {}

　　// 獲取單例物件的方法

　　public static DoubleCheckSingleton getInstance() {

　　if(doubleCheckSingleton == null) {

　　synchronized (DoubleCheckSingleton.class) {

　　if (doubleCheckSingleton == null) {

　　doubleCheckSingleton = new DoubleCheckSingleton(); // 第一處

　　}

　　}

　　}

　　return doubleCheckSingleton;

　　}

　　}

　　作者：Wizey

　　連結：https://www.imooc.com/article/270620

　　來源：慕課網

　　本文首次釋出於慕課網 ，轉載請註明出處，謝謝合作

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