Synchronized原理

synchronized 锁在 Java 中经常使用，它的源码是 C++ 实现的。

synchronized 同步锁是通过 JVM 内置的 Monitor 监视器实现的，而监视器又是依赖操作系统的互斥锁 Mutex 实现的。

Synchronized是Java中解决并发问题的一种最常用的方法，也是最简单的一种方法。Synchronized的作用主要有三个：

1. 原子性：确保线程互斥的访问同步代码；
2. 可见性：保证共享变量的修改能够及时可见，其实是通过Java内存模型中的 “对一个变量unlock操作之前，必须要同步到主内存中；如果对一个变量进行lock操作，则将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用此变量前，需要重新从主内存中load操作或assign操作初始化变量值” 来保证的；
3. 有序性：有效解决重排序问题，即 “一个unlock操作先行发生(happen-before)于后面对同一个锁的lock操作”；

Synchronized总共有三种用法：

1. 当synchronized作用在实例方法时，监视器锁（monitor）便是对象实例（this）；
2. 当synchronized作用在静态方法时，监视器锁（monitor）便是对象的Class实例，因为Class数据存在于永久代，因此静态方法锁相当于该类的一个全局锁；
3. 当synchronized作用在某一个对象实例时，监视器锁（monitor）便是括号括起来的对象实例；

Lock锁底层实现原理

lock锁底层基于AQS+CAS+LockSupport锁实现

LockSupport用法

public class test01 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"start");LockSupport.park();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"end");});t1.start();try{Thread.sleep(3000);}catch (Exception e){}LockSupport.unpark(t1);}
}

CAS介绍

Compare and Swap，翻译成比较并交换。执行函数CAS(V,E,N)，3个操作数，内存值V，旧的预期值E，要修改的新值N。当且仅当预期值E和内存值V相同时，将内存值V修改为N，否则什么都不做。

示例：

可重入锁

可重入锁，也叫做递归锁，是指在一个线程中可以多次获取同一把锁，比如：一个线程在执行一个带锁的方法，该方法中又调用了另一个需要相同锁的方法，则该线程可以直接执行调用的方法【即可重入】，而无需重新获得锁。

Lock公平锁与非公平锁

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默认为非公平锁（false）

公平锁：队列中，原则上先进先出后进后出。

非公平锁：非公平锁相当于，来了一个强行加塞的老司机，它不会准守排队规则，来了之后就会试图强行加塞，如果加塞成功就顺利通过，当然也有可能加塞失败，如果失败就乖乖去后面排队，这种情况就是非公平锁。

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

AQS核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，那么就将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，将共享资源设置为锁定状态；如果共享资源被占用，就需要一定的阻塞等待唤醒机制来保证锁分配。这个机制主要用的是CLH队列的变体实现的，将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。

AQS底层实现原理：

状态0,1，>1当前线程重入

状态：0 当前我们锁没有被任何线程持有

状态：1 锁已经被其他线程持有

有一个没有获取到锁的线程集合（双向链表）

Sychonised和lock锁的区别

Lock基于AQS封装的锁，结合CAS实现，而Lock锁的升级过程需要自己实现。Synchronized是基于c++虚拟机封装，jdk 1.6优化可以实现锁的升级过程。

1）synchronized可以给类、方法、代码块加锁；而lock只能给代码块加锁。
2)synchronized不需要手动获取锁和释放锁，使用简单，发生异常会自动释放锁，不会造成死锁；而lock需要自己加锁和释放锁，如果使用不当没有unLock()去释放锁就会造成死锁。
3)通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。

代码实现lock

import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedDeque;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;public class Mylock {//锁的状态 0===没有线程获取到锁,1===已经有线程获取到锁private AtomicInteger lockState = new AtomicInteger(0);//获取锁的线程private Thread getLockThread = null;//没有获取到锁的线程private ConcurrentLinkedDeque concurrentLinkedDeque = new ConcurrentLinkedDeque<>();//获取锁public void lock(){acquire();}//释放锁public boolean unlock(){if (getLockThread == null){return false;}if (getLockThread == Thread.currentThread()){boolean result = compareAndSet(1,0);if (result){//公平锁唤醒：Thread first = concurrentLinkedDeque.getFirst();System.out.println(first.getName()+",被唤醒");LockSupport.unpark(first);//非公平锁唤醒,需要唤醒队列中所有return true;}}return false;}public boolean acquire(){for (;;){if (compareAndSet(0,1)){//获取锁成功getLockThread = Thread.currentThread();return true;}//获取锁失败Thread thread = Thread.currentThread();concurrentLinkedDeque.add(thread);//阻塞LockSupport.park();}}private boolean compareAndSet(int expect, int update){return lockState.compareAndSet(expect, update);}
}