Synchronized實現原理及和Lock的區別

Synchronized

偏向鎖，輕量級鎖 ，重量級鎖

偏向鎖：對象頭存儲線程ID，可重入（根據線程ID判斷）

輕量級鎖：復制對象頭到Lock Record 記錄鎖信息，擁有鎖 復制的Lock Rrecord 指向對象頭,自旋獲取鎖

重量級鎖：moniter監控 ，阻塞

Synchronized不同使用方法區別：

  

 

可重入鎖

可重入鎖又名遞歸鎖，是指在同一個線程在外層方法獲取鎖的時候，在進入內層方法會自動獲取鎖。說的有點抽象，下面會有一個代碼的示例。

• 對於Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一個可重入鎖，其名字是Re entrant Lock重新進入鎖。

• 對於Synchronized而言，也是一個可重入鎖。可重入鎖的一個好處是可一定程度避免死鎖。

  synchronized void setA() throws Exception{
      Thread.sleep(1000);
      setB();
  }
  
  synchronized void setB() throws Exception{
      Thread.sleep(1000);
  }

  上面的代碼就是一個可重入鎖的一個特點，如果不是可重入鎖的話，setB可能不會被當前線程執行，可能造成死鎖。

Synchronized和ReentrantLock區別： 

1.比Synchronized更靈活

2.lock()獲取鎖，unlock()釋放鎖,要手動在finally中調用unlock()釋放鎖。

3.Synchronized驚群效應

  Synchronized中的wait和notify ，而Lock是借助於Condition類實現，更靈活，可以選擇性的進行線程通知，在調度線程上更加靈活。

 Synchronized驚群效應，當有一個線程獲取鎖時候，其他線程進入WaitSet隊列，wait()之后的nofity()時線程在爭奪同一把鎖的時候是隨機的，誰搶到就給誰。           notifyAll() 會有一種驚群效應，一旦鎖被釋放了，所有的wait線程被喚醒。被通知的線程是有JVM 隨機選擇的 ,Synchronized就相當於整個Lock對象中只有一個單一的Condition對象，所有的線程都注冊在它一個對象的身上，線程開始notiifyAll()時，需要通知所有的WAITING線程，沒有選擇權，會出現相當大的效率問題。

4.Lock對象可以創建多個Condition（對象監視器）實例，線程對象可以注冊在指定的Condition中，從而可以選擇性的進行線程的通知，在調度線程上更加靈活。

 Lock lock=new ReentrantLock();
 Condition condition=lock.newCondition();

  condition.await();
  condition.signal();
  condition.signalAll(); 

Condition中的signalAll  

　　　　 /** 從Condition中移動所有的等待線程到 擁有鎖隊列里
         * Moves all threads from the wait queue for this condition to
         * the wait queue for the owning lock.
         * 是 queue隊列而不是waitSet 集合
         * @throws IllegalMonitorStateException if {@link #isHeldExclusively}
         *         returns {@code false}
         */
        public final void signalAll() {
            if (!isHeldExclusively())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            Node first = firstWaiter;
            if (first != null)
                doSignalAll(first);
        }

/** 
         * Removes and transfers all nodes.
         * @param first (non-null) the first node on condition queue
         */
        private void doSignalAll(Node first) {
            lastWaiter = firstWaiter = null;
            do {
                Node next = first.nextWaiter;
                first.nextWaiter = null;
                transferForSignal(first);
                first = next;
            } while (first != null);
        }

為什么會有偏向鎖，輕量級鎖，重量級鎖：

1.為什么要引入偏向鎖？

因為經過HotSpot的作者大量的研究發現，大多數時候是不存在鎖競爭的，常常是一個線程多次獲得同一個鎖，因此如果每次都要競爭鎖會增大很多沒有必要付出的代價，為了降低獲取鎖的代價，才引入的偏向鎖。

2.為什么要引入輕量級鎖？

輕量級鎖考慮的是競爭鎖對象的線程不多，而且線程持有鎖的時間也不長的情景。因為阻塞線程需要CPU從用戶態轉到內核態，代價較大，如果剛剛阻塞不久這個鎖就被釋放了，那這個代價就有點得不償失了，因此這個時候就干脆不阻塞這個線程，讓它自旋這等待鎖釋放。

3.輕量級鎖什么時候升級為重量級鎖？

自旋的時間太長也不行，因為自旋是要消耗CPU的，因此自旋的次數是有限制的，比如10次或者100次，如果自旋次數到了線程1還沒有釋放鎖，或者線程1還在執行，
線程2還在自旋等待，這時又有一個線程3過來競爭這個鎖對象，那么這個時候輕量級鎖就會膨脹為重量級鎖。重量級鎖把除了擁有鎖的線程都阻塞，防止CPU空轉。
重量級鎖線程會被掛起park，耗性能 

Synchronized的鎖升級過程