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synchronized锁机制解析（第一部分：通过Java对象头观察synchronized锁的状态）

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简介：
本篇详解synchronized锁机制的第一部分，聚焦于通过观察Java对象头来分析synchronized锁的不同状态。 `synchronized`关键字实现的锁依赖于JVM，并通过操作系统指令集来完成底层操作。而Lock接口提供的ReentrantLock则是由Java代码实现的。 在使用`synchronized`关键字加锁时，对象才是实际被锁定的目标。例如： ```java Object o = new Object(); synchronized (o) { System.out.println(执行代码); } ``` 在这段代码中，通过`synchronized(o)`语句对变量 `o` 所指向的对象进行加锁操作，并不是直接对 `{}` 之间的代码块加锁。因此可以理解为，在使用`synchronized`关键字时，实际被锁定的是对象本身（即这里的 `o` 对象）。

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  • synchronized锁机制解析（第一部分：通过Java对象头观察synchronized锁的状态）
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    本篇详解synchronized锁机制的第一部分，聚焦于通过观察Java对象头来分析synchronized锁的不同状态。 `synchronized`关键字实现的锁依赖于JVM，并通过操作系统指令集来完成底层操作。而Lock接口提供的ReentrantLock则是由Java代码实现的。 在使用`synchronized`关键字加锁时，对象才是实际被锁定的目标。例如： ```java Object o = new Object(); synchronized (o) { System.out.println(执行代码); } ``` 在这段代码中，通过`synchronized(o)`语句对变量 `o` 所指向的对象进行加锁操作，并不是直接对 `{}` 之间的代码块加锁。因此可以理解为，在使用`synchronized`关键字时，实际被锁定的是对象本身（即这里的 `o` 对象）。
     
  • synchronized锁机制解析（续篇：锁的膨胀过程）
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    本文为《synchronized锁机制解析》系列文章的续篇，深入探讨了Java中synchronized锁在使用过程中发生的膨胀过程及其原理。通过详细分析锁的状态转换和内部结构，帮助读者理解并发控制中的复杂情况，并提供优化建议以减少性能开销。 在Java编程语言中，`synchronized`关键字用于实现线程同步机制，确保多线程环境下的数据一致性与正确性。本段落将深入分析`synchronized`锁的膨胀过程，这个过程中涉及到从无锁状态到轻量级锁再到重量级锁的变化。 首先需要理解的是Java对象头中的Mark Word结构。它是存储对象信息的重要部分之一，包括但不限于该对象是否被锁定的状态等关键数据点。在没有线程竞争的情况下（即无锁状态下），Mark Word的最后三位是001，这表明当前的对象没有任何形式的同步机制施加在其上。 案例2中展示了即使计算一个对象的哈希码也不会改变其锁状态的现象。这是因为当获取哈希值时，虽然会占用到Mark Word中的高31位用于存储哈希值信息，但并不会直接触发锁的状态升级为轻量级或重量级锁。 在案例3里，则通过引入`Thread.sleep(5000)`来模拟程序启动一段时间后的情况。此时JVM已经激活了偏向锁机制。因此，在这种情况下创建的对象处于无锁且可偏向线程的状态，Mark Word的最后三位是101，这表示该对象可以被特定线程所独占。 偏向锁的设计目的是为了优化单一线程访问时的表现。它允许一个线程在没有竞争的情况下快速获取并释放同一对象的锁，而无需进行同步操作。然而如果多个线程尝试获取同一个已经被偏好的锁，则会导致其升级为轻量级锁。轻量级锁主要通过CAS（比较与交换）机制来实现，并且避免了内核态到用户态之间的切换开销。 当轻量级锁也无法满足需求时，例如在高并发场景下出现激烈的竞争状况，那么它将被进一步提升至重量级锁状态。此时Java虚拟机会使用操作系统级别的互斥机制（monitors）来确保线程间的同步操作正确执行。在这种情况下，Mark Word会存储指向Monitor Object的指针信息。 了解这些锁的状态变化过程有助于我们更好地理解并优化多线程环境下代码的表现和性能。通过调整JVM参数如`-XX:BiasedLockingStartupDelay=0`或完全禁用偏向锁（例如使用`-XX:-UseBiasedLocking`），我们可以控制偏向锁的行为，从而达到最佳的并发执行效果。 总结来说，从无锁状态开始到可偏好的无锁、轻量级锁定以及最终可能升级为重量级锁定的过程是Java虚拟机在多线程环境中进行同步操作时遵循的一个重要机制。理解这一过程有助于我们根据具体的应用场景选择合适的策略以提高程序的并发性能和响应速度。
     
  • 【Java】synchronized同步锁解析
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    本文深入解析Java中的synchronized关键字及其工作原理，探讨如何使用同步锁来实现线程安全和控制并发访问。 ### Java锁的种类 #### 乐观锁 乐观锁是一种假设读操作多于写操作且并发冲突较少的思想。每次获取数据时不加锁，在更新之前会检查是否有其他线程进行了更改，如果一致则进行修改。 Java 中的一些类如 `AtomicInteger` 和 `AtomicReference` 使用了乐观锁的实现方式CAS（Compare and Swap）来确保原子性操作。 #### 悲观锁 悲观锁假设并发冲突频繁，每次访问数据时都会加锁。这可以防止其他线程在获取到该资源前对其进行修改。Java中的`synchronized`关键字就是一种典型的悲观锁机制，它保证了同一时刻只有一个线程能够执行特定的代码块。 #### 自旋锁 自旋锁是指当一个线程请求获得被其它线程持有的锁时，并不会立即进入阻塞状态等待，而是以循环的方式不断尝试获取该锁。如果持有锁的线程很快释放，则这种机制效率较高；但若持锁时间较长，则会导致CPU资源浪费。 ### synchronized同步锁（悲观锁） #### 作用范围 - **实例方法**：锁定当前对象实例。 - **静态方法**：锁定类级别的Class实例，这意味着所有调用该静态方法的线程都会被阻塞。 - **对象实例**：锁定特定的对象，确保同一时刻只有一个线程可以访问这个对象上的同步代码块或同步方法。 #### 核心组件 包括等待集合（Wait Set）、竞争队列（Contention List）和资格者列表（Entry List），当前尝试获取锁的线程以及持有锁的线程等组成部分。当有新的请求时，这些新加入的竞争队列中的线程会经过筛选进入资格者列表中准备参与下一轮锁的竞争。 #### 实现 JVM在处理同步机制时，通过将等待竞争锁的线程从Contention List转移到Entry List，并从中选择一个作为OnDeck来尝试获取锁。当持有锁的线程释放锁后，部分处于Contention List中的线程会被移动到Entry List中准备下一次的竞争。 ### 注意事项 使用`synchronized`关键字时需要注意以下几点： - 无法通过中断阻塞：由`synchronized`导致的等待状态不能被其他手段（如调用interrupt()方法）打断。 - 性能开销：虽然保证了线程安全，但会带来额外的上下文切换成本影响性能表现。 - 死锁风险：不恰当使用可能导致死锁问题出现。 综上所述，正确理解和应用`synchronized`是Java并发编程中的重要环节。它能够保障数据的一致性和完整性，并防止由于多线程导致的数据冲突和错误。在实际开发中选择合适的锁定机制可以有效提升系统的性能表现。
     
  • Java中synchronized锁定的是代码还是对象？
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    简介：探讨Java中的`synchronized`关键字使用机制，分析其锁定的对象或代码块特性，解析并发编程中同步控制原理。 在Java编程语言里，`synchronized`关键字用于控制线程同步，在多线程环境中确保`synchronized`代码段不会被多个线程同时执行。此关键字既可以应用于方法也可以作用于特定的代码块。 然而，仅仅给方法或代码添加了`synchronized`并不意味着已经解决了所有的问题。考虑以下示例： ```java class Sync { public synchronized void test() { System.out.println(test开始..); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // 原文中此处因截断未完整列出异常处理代码，保持原样。 ``` 这段示例展示了使用`synchronized`关键字的方法，并且在方法内部包含了线程休眠的操作。需要注意的是，在实际应用中还需要正确处理可能抛出的异常以确保程序健壮性。
     
  • Java synchronized锁升级至jol的过程详解
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    本文详细解析了将Java中的synchronized锁优化和升级到JOL（Java Object Layout）的具体过程，深入探讨了两者在性能上的差异及应用场景。 本段落详细介绍了Java synchronized锁升级jol的过程，并通过示例代码进行了深入讲解，对学习或工作中遇到的相关问题具有参考价值。需要了解此内容的朋友可以参考这篇文章。
     
  • 从锁的基本概念讲起，涵盖Java中的Lock、Synchronized及AQS机制，并延伸至Redis、Zookeeper与数据库的分布式锁（包括悲观锁和乐观锁）
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    本课程由浅入深地讲解锁的概念，从Java中的Lock和Synchronized到高级的AQS机制，进一步探讨在Redis、Zookeeper及数据库中实现的分布式锁技术，涵盖悲观锁与乐观锁。 当前的PPT共有56页，涵盖了锁的基本介绍、Java中的各种锁（如Lock、Synchronized以及AQS）到分布式锁（Redis、Zookeeper）、数据库的悲观锁与乐观锁等内容，可以说是一个相当全面且详细的资料。这份PPT适合用于涉及锁定机制的相关专题讲座或个人自学使用。未来有机会会根据这个PPT内容进行更深入的主题讲解。具体内容可以参考一篇相关的博客文章，其中包含了一些截图展示，并提供了比直接阅读更为丰富的信息和细节。
     
  • Java中利用synchronized实现互斥锁的实例演示
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    本篇文章通过具体示例讲解了在Java编程语言中如何使用`synchronized`关键字来实现线程间的互斥访问控制，确保数据的一致性和完整性。 本段落主要介绍了如何使用Java中的synchronized关键字实现互斥锁功能，并通过实例详细分析了利用synchronized简单实现互斥锁的方法与操作技巧。对这一主题感兴趣的读者可以参考相关内容。
     
  • SpringBootLock：详解SpringBoot中的各种锁机制（包括乐观锁、悲观锁和分布式锁）
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    本文深入探讨了在Spring Boot应用中实现的不同类型的锁机制，重点介绍了乐观锁、悲观锁及分布式锁的概念与实践方法。 项目中常用的锁类型包括乐观锁、悲观锁以及基于Redis的分布式锁。 乐观锁通常通过在SQL语句中添加版本字段来实现控制，例如：`select * from table where version = ?`。这种方法确保每次更新操作都是由同一个线程完成的。 相比之下，悲观锁则是锁定要操作的数据资源，在数据库层面保证每一步提交或回滚后才能进行下一步的操作。比如在查询时使用 `select * from table for update` 就是一种实现方式。 基于Redis的分布式锁则是在分布式的应用环境中通过Redis来实现互斥访问控制的一种机制，可以有效地解决多节点环境下对共享资源的竞争问题。
     
  • Java中synchronized关键字与Lock接口的实现机制
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    本文章探讨了Java编程语言中的`synchronized`关键字和`Lock`接口的内部工作机制，深入分析了它们在多线程环境下的应用及区别。 在Java编程语言中，`synchronized`关键字与`Lock`接口是两种常用的线程同步机制，用于解决并发问题。 `synchronized` 关键字 `synchronized` 是一种内置的锁机制，在方法或代码块级别上使用它能够确保同一时间只有一个线程可以执行特定的部分。这种锁定方式基于Java虚拟机（JVM）中的监视器锁实现。当一个线程试图获取对象上的同步锁时，如果该对象没有被其他线程持有，则当前尝试的线程可以获得这个锁，并将进入数设为1；如果有其他线程已经持有了这个锁，那么新的请求会被阻塞直到锁定资源可用。 `Lock` 接口 Java中的`java.util.concurrent.locks.Lock`接口提供了一种更灵活、功能丰富的同步机制。它通过类如ReentrantLock（可重入互斥锁）来实现线程间的协调与数据保护，这些类提供了比`synchronized`关键字更多的锁定策略和操作。 两种方法的区别 尽管二者都用于确保在多线程环境中资源的安全访问，但它们的使用方式及内部机制有所区别。例如，`synchronized`是语言的一部分，并且其锁行为由JVM控制；而`Lock`接口提供了更复杂的API来设置或取消锁定条件、等待时间等。 总结来说，无论是`synchronized`关键字还是`Lock`接口，在Java程序设计中都扮演着至关重要的角色，帮助开发者确保在复杂的应用场景下数据的一致性和线程的安全性。
     
  • 详解Synchronized与java.util.concurrent.locks.Lock的区别
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    本文章深入探讨了Java编程中Synchronized和Lock关键字的区别及应用场景，帮助读者更好地理解和使用线程同步机制。 《深入Synchronized与java.util.concurrent.locks.Lock的区别详解》 在Java编程语言中，Synchronized关键字以及java.util.concurrent.locks.Lock接口都是用于实现线程同步的重要工具，它们的主要目标是在多线程环境中保证数据的一致性和并发的安全性。 首先来看一下Synchronized。它是一种内置的同步机制，在方法和代码块级别上都可以使用。对于方法级别的应用，当一个类的方法被声明为synchronized时，意味着在同一时刻只有一个线程能够执行该特定方法；而对于代码块级的应用，则可以通过指定对象实例来锁定某段程序区域，确保在任何时间点都只有一条线程可以访问这些同步的代码。 Synchronized的一个重要特性是它能自动管理锁的状态。当一个持有synchronized锁的线程完成了同步操作或遇到异常时，该锁会被自动释放，从而避免了潜在的问题如死锁的发生。 相比之下，Lock接口提供了比Synchronized更高级也更具灵活性的功能选项。它是Java并发包的一部分，并且其实现类（比如ReentrantLock）支持尝试获取锁、可中断的等待以及定时锁定等特性。使用Lock时需要手动调用lock()方法来获得锁，并在finally块中确保unlock()被正确地执行，这虽然增加了代码复杂性但同时也提供了更强的操作控制能力。 具体来说，在简单的同步场景下（如不需要复杂的操作流程），Synchronized通常是更优的选择因为它可以自动处理获取和释放锁的过程。然而对于需要更为精细的锁定策略的应用场合，例如在获得或释放一个锁之前可能还需要执行额外的任务或者希望得知是否成功获得了锁等情况下，则Lock接口会提供更多的灵活性。 当涉及到对象级别的同步时，所有Java的对象都内置了一个非公开访问控制机制（即所谓的“内部锁”），并且由JVM负责管理其状态。如果多个线程尝试同时获取同一个对象的锁定权限，那么这些请求将按照先进先出的原则排队等待释放后的资源使用权。 例如，在一个名为Test的类中定义了静态User类型的实例变量user，并且假设这个类包含了一个添加用户信息的方法add()。如果有两个不同的线程分别创建了该类的对象并尝试调用add方法来修改同一个static user对象的内容，则可能会引发冲突问题，除非通过声明为synchronized static或者使用Lock机制确保这些操作的原子性。 总的来说，虽然Synchronized和Lock在解决并发控制的问题上都扮演着重要的角色，并且各自具备独特的优势。但根据具体的应用场景以及性能考量的不同需求，在实际编码实践中选择适合自己的同步策略是非常关键的。深入理解这两者的差异及其应用方式有助于编写出更加高效可靠的多线程程序代码。