一、作用

1. 多線程同步代碼，保證方法或者代碼塊在運(yùn)行時(shí)，同一時(shí)刻只有一個(gè)線程可以進(jìn)入到臨界區(qū)(互斥性)

2. 保證線程間共享變量的修改及時(shí)可見(jiàn)(可見(jiàn)性)

a. 當(dāng)線程獲取鎖時(shí)，線程的本地變量無(wú)效，需要從主存中獲取共享變量的值

b. 線程釋放鎖時(shí)，線程的本地變量被刷新到主存中

3. 有效解決重排序問(wèn)題(有序性)

二、用法

1. Java中的每個(gè)對(duì)象都可以作為鎖，獲取的鎖都是對(duì)象

2. 修飾函數(shù)，即普通同步方法，鎖是當(dāng)前類(lèi)的實(shí)例對(duì)象 public void synchronized A(){}

3. 靜態(tài)同步方法，鎖是當(dāng)前類(lèi)的class對(duì)象 public static void synchronized A(){}

4. 修飾函數(shù)內(nèi)的語(yǔ)句塊，即同步代碼塊，鎖是括號(hào)中的對(duì)象 synchronized(obj){}

5. 每個(gè)對(duì)象只有一個(gè)鎖（lock）與之關(guān)聯(lián)

6. 作用域

a. 某個(gè)對(duì)象實(shí)例內(nèi)的方法，不同對(duì)象的實(shí)例內(nèi)的方法不相干擾，其他線程可以同時(shí)訪問(wèn)相同類(lèi)的其他對(duì)象實(shí)例中的synchronized方法

b. 某個(gè)類(lèi)的范圍，一般是靜態(tài)方法，可以防止多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)相同類(lèi)中的synchronized方法

三、原理

1. java示例代碼，同步靜態(tài)方法

public class SynchronizedTest {
    private static Object object = new Object();
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        synchronized(object) {
            
        }
    }
    public static synchronized void m() {}
}

2. 代碼->字節(jié)碼->反編譯后的代碼

public static void main(java.lang.String[]) throws java.lang.Exception;
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=3, args_size=1
         0: getstatic     #2                  // Field object:Ljava/lang/Object

         3: dup
         4: astore_1
         5: monitorenter            //監(jiān)視器進(jìn)入，獲取鎖
         6: aload_1
         7: monitorexit              //監(jiān)視器退出，釋放鎖
         8: goto          16
        11: astore_2
        12: aload_1
        13: monitorexit
        14: aload_2
        15: athrow
        16: return
     
   public static synchronized void m();
   descriptor: ()V
   flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_SYNCHRONIZED
   Code:
     stack=0, locals=0, args_size=0
        0: return
     LineNumberTable:
       line 9: 0

3. 同步代碼塊使用monitorenter和monitorexit指令實(shí)現(xiàn)

4. 同步方法使用修飾符ACC_SYNCHRONIZED實(shí)現(xiàn)

5. 無(wú)論哪種實(shí)現(xiàn)，本質(zhì)上都是對(duì)monitor的獲取，這個(gè)過(guò)程是互斥的

四、鎖的狀態(tài)

1. 對(duì)象頭：

a. 對(duì)象在內(nèi)存中分為3部分：對(duì)象頭、實(shí)例數(shù)據(jù)、對(duì)齊填充

b. 對(duì)象頭可以記錄對(duì)象的狀態(tài)：偏向鎖、輕量級(jí)鎖、重量級(jí)鎖

2. monitor：

a. 線程私有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)線程有一個(gè)monitor列表

b. JVM記錄獲取monitor鎖的線程唯一id，確保一次只有一個(gè)線程執(zhí)行

3. 偏向鎖狀態(tài)：

a. 如果一個(gè)線程獲取了鎖，那么鎖就進(jìn)入了偏向狀態(tài)

b. 當(dāng)這個(gè)線程再次請(qǐng)求鎖時(shí)，不需要再做同步，就可以獲取鎖，避免了申請(qǐng)鎖的操作，優(yōu)化了性能

c. 適用于沒(méi)有激烈競(jìng)爭(zhēng)鎖的情況，不僅沒(méi)有多線程競(jìng)爭(zhēng)，而且總是由同一個(gè)線程獲取鎖

4. 輕量級(jí)鎖狀態(tài)：

a. 獲取偏向鎖失敗后，會(huì)膨脹為輕量級(jí)鎖

b. 適用于交替執(zhí)行同步塊的情況

5. 重量級(jí)鎖狀態(tài)：

a. 獲取輕量級(jí)鎖失敗后，會(huì)膨脹為重量級(jí)鎖

b. 此時(shí)所有線程都會(huì)被鎖住，當(dāng)前獲取鎖的線程釋放后，其他線程才被喚醒

五、等待通知機(jī)制，即wait(),notify(),notifyall()進(jìn)行線程間通信

1. 代碼

public class WaitNotify {
    static boolean flag = true;
    static Object lock = new Object();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread A = new Thread(new Wait(), "wait thread");
        A.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        Thread B = new Thread(new Notify(), "notify thread");
        B.start();
    }

    static class Wait implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                while (flag) {
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread()   " flag is true");
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {

                    }
                }
                System.out.println(Thread.currentThread()   " flag is false");
            }
        }
    }

    static class Notify implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                flag = false;
                lock.notifyAll();
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(7);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

2. 使用wait()，notify()，notifyAll()時(shí)，需要先對(duì)對(duì)象加鎖

3. 調(diào)用wait()方法后，線程會(huì)釋放鎖，線程狀態(tài)RUNNING->WAITING，將線程移動(dòng)到等待隊(duì)列

4. notify()/notifyAll()時(shí)，等待線程不會(huì)立即從wait()返回，需要當(dāng)前線程釋放鎖之后，才有機(jī)會(huì)獲取鎖返回

5. notify()將一個(gè)等待隊(duì)列里的線程，移動(dòng)到同步隊(duì)列，線程狀態(tài)WAITING->BLOCKED

6. notifyAll()將所有等待隊(duì)列里的線程，移動(dòng)到同步隊(duì)列，線程狀態(tài)WAITING->BLOCKED

7. 線程只有獲取了鎖，才能從wait()返回