【面试官】你先说说synchronized的实现原理

• 面试官：知道可重入锁有哪些吗?
• 面试官：你先说说synchronized的实现原理?
• 面试官：那synchronized有什么缺点？
• 面试官：为什么上下文切换要保存当前线程状态？
• 面试官：可以怎么解决synchronized资源消耗吗？
• 面试官：那轻量级锁没有缺点吗？

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文章目录

1. 可重入锁
2. synchronized实现原理
   1. synchronized的缺点
   2. 保存当前线程状态
   3. 解决synchronized资源消耗
   4. 轻量级锁缺点

1. 可重入锁

面试官：知道可重入锁有哪些吗?

知道的面试官。可重入意味着获取锁的粒度是线程而不是调用，我了解的主要有ReentrantLock、sychronized都是可重入锁。

2. synchronized实现原理

面试官：你先说说synchronized的实现原理?

好的，synchronized的实现是基于monitor的。

是这样，任何对象都有一个monitor与之关联，当monitor被持有后，对象就会处于锁定状态。

而在同步代码块的开始位置，在编译期间会被插入monitor'enter指令。

当线程执行到monitorenter指令时，就会尝试获取monitor的所有权，获取得到则获得锁资源。

2.1 synchronized的缺点

面试官：那synchronized有什么缺点？

缺点是资源消耗是比较大，因为它是属于重量级锁。

1. synchronized需要频繁的获得锁、释放锁，这会带来了不少性能消耗。

2. 另外没有获得锁的线程会被操作系统进行挂起阻塞、唤醒。

   而唤醒操作需要保存当前线程状态，切换到下一个线程，也就是进行上下文切换。

   上下文切换是很耗费资源的一种操作。

2.2 保存当前线程状态

面试官：为什么上下文切换要保存当前线程状态？

emmm就跟读英文课文时查字典一样，我们要先记住课文里的页数，查完字典好回到英文课文。

而CPU需要保存当前线程的状态，来保证可以切换到上一个线程的状态。

2.3 解决synchronized资源消耗

面试官：可以怎么解决synchronized资源消耗吗？

JDK在这方面是引入了偏向锁、轻量级锁、重量级锁，也就是锁升级。

多线程环境其实有各种不同的场景，这三种锁就是为了适应各种不同场景，来使并发的效率最高。

1. 只有一个线程访问同步代码块的场景的话，会进入偏向锁状态。

   偏向锁会偏向访问它的线程，使其加锁、解锁不需要额外的消耗。

2. 有少量线程竞争的场景的话，偏向锁会升级为轻量级锁。

   而轻量级使用CAS操作来获得锁，CAS操作不需要获得锁、释放锁，减少了像synchronized带来的上下文切换资源消耗。

2.4 轻量级锁缺点

面试官：那轻量级锁没有缺点吗？

有的，没有获得锁的线程会自旋，这需要消耗CPU的。

另外如果自旋10次失败的话，为了减少CPU的消耗，轻量级锁会升级为重量级锁，也就是回到了类似synchronized重量级锁的同步场景。

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