synchronize关键字和线程可见性

synchronize关键字和线程可见性

synchronize关键字

synchronize 锁定的对象分别为：方法锁、静态代码块锁、静态方法锁，而锁的范围跟锁对象的生命周期息息相关。而锁对象的其实是按照生命周期来判断，分别为对象锁和类锁

• 类锁： 也就是class类，class类在jvm运行后便加载到了jvm的方法区中，一般情况下类锁的生命周期是跟着jvm的运行产生关系
• 对象锁： 也就是对象的实例，根据对象的生命周期，如果对象的实例的内存地址

mark word

在hotsport虚拟机中，存储一个对象分为三部分：对象头、对象体、对齐填充。而java的每一个对象都是object的子类，在object对象的底层包含了很多本地的信息，其中包括mark word的信息。mark word记录了锁的相关信息并保存在了对象头中，mark word的大小根据jvm的位数进行动态调整，而mark word在对象头的存储数据图如下

锁的基本情况

在java1.6之前增加synchronize关键字一般都是直接通过调用系统底层的阻塞来完成的，并且把其他等待线程挂起操作。
在java1.6之后对synchronize进行了优化加入了偏向锁，轻量级锁

• 偏向锁：偏向锁其实是一种无锁化的操作，适应于只有一个线程访问的时候，通过对象头中记录的threadID和epho来判断当前线程是获取线程的是哪个是否已经偏向，通过CAS（乐观锁）的方式来对threadID进行修改。如果存在多个线程咋进行锁升级->轻量级锁，该情况比较少，可以通过jvm参数关闭偏向锁
• 轻量级锁：轻量级锁是偏向锁的升级，也是一种无锁化的操作，他通过自旋锁来操作，自旋也就是for循环通过自旋一定的次数或者自适应来判断是否升级锁，自适应是在jvm中判断上次获取锁的自旋的次数来动态决定下次获取锁的次数。如果通过自旋以后还是没有获取锁对象，则进行锁膨胀为->重量级锁，也就是java1.6之前的锁。
• 重量级锁：重量级锁是通过monitor，每一个java对象都会有一个monitor,当一个线程获取锁以后，会调用monitorenter的指令，在线程完成后调用monitorexit的指令(释放锁),monitor依赖于底层系统的互斥锁来完成的

wait

在monitor中维护了两个队列，一个是synchronize队列，用户存放等待锁的想吃，还有一个是wait队列，当类调用了wait的时候回释放当前锁，然后把当前线程存放到monitor的wait队列中，只有调用了notify的时候才唤醒wait队列的数据，把数据迁移到synchronize队列中去竞争锁。

volatile和HappenBefore

在java层面一般使用volatile来解决可见性和有序性的问题。在java底层提供了四种指令内存屏障：storestore，loadload，storeload，loadstore，在使用volition关键字的时候回使用storeload来使修改的时候在其他线程可见。
happenBefore 是一种规则：

• 在一个线程中的任何一个操作都应该happenbefore于该线程的任意后续操作之中
• volatile变量规则，对于volatile关键字修饰的写的操作一定happenbefore于后续volatile变量的读的操作
• 传递性规则：如果A happenbefore B, B happenbefore C,C happenbefore D，那么A happenbefore D,
• start规则，在线程start以前的所有操作都happenbefore 与线程执行的所有操作
• join规则，如果线程A 调用 B.join成功，那么线程b的所有操作都早于线程a从b调用成功之后
• 监视器规则，对于任何一个获取synchronize锁的线程的所有操作都早于后一个获取synchronize锁的线程