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面试必备之Synchronized关键字

面试必备之Synchronized关键字

作者: 张于宴 | 来源:发表于2020-05-01 23:59 被阅读0次

    谈谈你对synchronized的理解

    1.synchronized 关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性。在java1.6之前,synchronized是属于重量级锁,效率比较低。synchronized在JVM里的实现是基于进入和退出Monitor对象来实现同步的。而监视器锁(Monitor)是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock 来实现的.

    2.如果要挂起或者唤醒一个线程,都需要操作系统帮忙完成,而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态,这个状态之间
    的转换需要相对比较长的时间,时间成本相对较高.

    3.而在java1.6之后,官方为了减少锁操作的开销,引入了偏向锁、轻量级锁,自旋锁,自适应自旋锁以及锁的存储结构和升级过程。有些情况就不那么重了(ps:相关锁的适用场景)

    说说自己怎么使用synchronized关键字,在项目中用到了吗?

    1.对于普通同步方法,锁是当前实例对象

    2.对于静态同步方法,锁是当前类的Class对象

    3.对于同步方法快,锁是synchronized括号里配置的对象。

    说说JDK1.6后的synchronized关键字底层做了哪些优化

    1.在Java SE 1.6中,锁一共有4种状态,依次是:无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态,它们会随着竞争情况而逐渐升级。注意锁可以升级不可降级,这种策略是为了提高获得锁和释放锁的效率。

    锁相关概念

    1.偏向锁:当一个线程访问同步块并获取锁时,会在对象头和栈帧中的锁记录里存储锁偏向的线程ID,以后该线程在进入和退出同步块时不需要进行CAS操作来加锁和解锁。

    2.轻量级锁:减少无实际竞争下,使用重量级锁产生的消耗。

    3.重量级锁:线程阻塞,响应时间缓慢。

    Mark Word的存储结构

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    锁的优缺点对比

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    锁的升级过程

    1.一个对象刚开始实例化的时候,没有任何线程来访问它的时候。它是可偏向的,偏向锁标志位为1,当第一个线程来访问它的时候,它会偏向这个线程,并使用CAS将对象头的ThreadID改成自己的ID,之后再次访问这个对象时,只需对比ThreadID,不需要再使用CAS在进行操作。

    2.一旦有第二个线程访问这个对象,因为偏向锁不会主动释放,它使用了一种等到竞争出现才释放锁的机制。所以第二个线程可以看到对象是偏向状态,它会首先暂停拥有偏向锁的线程,然后检查持有偏向锁的线程是否存活,如果挂了,则将对象头设置成无锁状态,然后重新偏向新的线程。如果原来的线程依然存活,则马上执行那个线程的操作栈,检查该对象的使用情况,如果仍然需要持有偏向锁,则偏向锁升级为轻量级锁(偏向锁就是这个时候升级为轻量级锁的)此时轻量级锁由原持有偏向锁的线程持有,继续执行其同步代码,而正在竞争的线程会进入自旋等待获得该轻量级锁;如果不存在使用了,则可以将对象回复成无锁状态,然后重新偏向。

    3.轻量级锁认为竞争存在,但是竞争的程度很轻,一般两个线程对于同一个锁的操作都会错开,或者说稍微等待一下(自旋),另一个线程就会释放锁。 但是当自旋超过一定的次数,或者一个线程在持有锁,一个在自旋,又有第三个来访时,轻量级锁膨胀为重量级锁,重量级锁使除了拥有锁的线程以外的线程都阻塞,防止CPU空转。

    谈谈synchronized和ReentrantLock的区别

    ①两者都是可重入锁

    ②synchronized依赖于JVM而ReentrantLock是JDK层面实现的

    ③ReentrantLock比synchronized增加了一些高级功能:1.等待可中断2.可实现公平锁3.可实现选择性通知

    补充点:CPU的内核态和用户态

    内核态
    1.系统中既有操作系统的程序,也有普通用户程序。为了安全性和稳定性,操作系统的程序不能随便访问,这就是内核态。即需要执行操作系统的程序就必须转换到内核态才能执行!!!

    2. 内核态可以使用计算机所有的硬件资源!!!

    用户态:不能直接使用系统资源,也不能改变CPU的工作状态,并且只能访问这个用户程序自己的存储空间!!!!

    参考

    1.不能逃避的synchronized关键字

    2.《java并发编程的艺术》

    3java并发笔记synchronized锁的升级过程

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