java鎖synchronized面試常問總結(jié)

更新時間：2022年12月07日 11:48:45 作者：王有志

這篇文章主要介紹了java鎖synchronized面試常問總結(jié)分析，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪

synchronized都問啥？

如果Java面試有什么是必問的，synchronized必定占據(jù)一席之地。初出茅廬時synchronized的用法，成長后synchronized的原理，可謂是Java工程師的“一生之敵”。

按照慣例，先來看synchronized的常見問題（在線Excel同步更新中）：

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以總結(jié)出synchronized的5大考點：

synchronized的使用方式：
- synchronized是什么？
- synchronized怎么用？
- 不同用法都有什么效果？
synchronized的實現(xiàn)原理：
- synchronized的特性是如何實現(xiàn)的？
- synchronized鎖升級的原理。

今天我們先來看synchronized的基礎部分。

synchronized是什么？

synchronized是Java中的關(guān)鍵字，提供了原生同步機制，實現(xiàn)互斥語義和可見性保證，通常稱為互斥鎖。

互斥指的是，當線程獲取到鎖后，其它試圖獲取鎖的線程只能阻塞；
可見性指的是，synchronized修飾的語句內(nèi)修改共享變量可以立即被其它線程獲取。

互斥就意味著，同一時間只有一個線程執(zhí)行synchronized修飾的代碼，那么：

無論怎么重排序，都會遵循as-if-serial語義，因此synchronized中不存在有序性問題；
不主動釋放鎖，其他線程無法執(zhí)行synchronized中代碼，無需考慮原子性問題。

因此synchronized中互斥就代表了對有序性問題和原子性問題的保證。不過前提是JSR-133中反復提到的correctly synchronized（正確的同步），舉個例子：

public class IncorrectlySynchronized {
    private Integer count = 0;
    public  void add() {
        synchronized (count) {
            count++;
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        IncorrectlySynchronized incorrectlySynchronized = new IncorrectlySynchronized();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                incorrectlySynchronized.add();
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(()-> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                incorrectlySynchronized.add();
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println(incorrectlySynchronized.count);
    }
}

看似該加synchronized的地方都加了，但是結(jié)果卻會出乎意料，這就典型的錯誤同步的例子。

synchronized鎖什么？

既然是鎖，那么synchronized鎖的是什么呢？

《The Java Language Specification》中描述（節(jié)選）到：

Each object in Java is associated with a monitor, which a thread can lock or unlock. The synchronized statement computes a reference to an object; it then attempts to perform a lock action on that object's monitor and does not proceed further until the lock action has successfully completed.

Java中每個對象都與一個監(jiān)視器關(guān)聯(lián)，線程可以鎖定或者解鎖該監(jiān)視器。synchronized語句嘗試鎖定與對象關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器，鎖定成功后才可以繼續(xù)執(zhí)行。

通常，我們將synchronized鎖定與對象關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器理解為synchronized鎖定對象本身。

在我們知道synchronized鎖什么后，再去看用法，很多內(nèi)容就會一目了然了。

synchronized怎么用？

作為關(guān)鍵字，synchronized有兩種用法：

修飾代碼塊
修飾方法
- 修飾成員方法
- 修飾靜態(tài)方法

之前有個同事特別迷信“背技術(shù)”，為了區(qū)分不同用法的效果，背了某機構(gòu)的“線程八鎖”，但每過一段時間就會忘記。

其實，知道了synchronized鎖什么，不同用法的效果自然就出來了，看一個例子：

public class SynchronizedDemo {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
	    SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
	    Thread t1 = new Thread(synchronizedDemo::lockMemberMethod1);
	    Thread t2 = new Thread(synchronizedDemo::lockMemberMethod2);
	    t1.start();
	    // 確保t1先執(zhí)行
	    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
	    t2.start();
	}
	private synchronized void lockMemberMethod1() {
	    System.out.println("方法1");
	    try {
	        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
	    } catch (InterruptedException e) {
	        e.printStackTrace();
	    }
	}
	private synchronized void lockMemberMethod2() {
	    System.out.println("方法2");
	}
}

通過實例變量調(diào)用成員方法時，會隱式的傳遞this。這個例子中，t1和t2想鎖定的監(jiān)視器是誰的？synchronizedDemo對象的。t1先獲取到，那么t2只能等待t1釋放后再獲取了。

那此時的鎖定范圍是什么？synchronizedDemo對象。

修改下代碼：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
	SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
	SynchronizedDemo synchronizedDemo2 = new SynchronizedDemo();
	Thread t1 = new Thread(synchronizedDemo::lockMemberMethod1);
	Thread t2 = new Thread(synchronizedDemo2::lockMemberMethod2);
	t1.start();
	t2.start();
}

t2不再爭奪synchronizedDemo而是爭奪synchronizedDemo2，結(jié)果上也能看出t1和t2之間不存在競爭關(guān)系。

那么使用synchronized修飾靜態(tài)方法和代碼塊是什么效果呢？

private static synchronized void lockStaticMethod() {
    System.out.println("靜態(tài)方法！"); 
}
private void lockCodeBlock(int count) {
    synchronized (this) {
        System.out.println("成員方法的代碼塊！");
    }
}

使用synchronized修飾靜態(tài)方法，鎖定的對象是SynchronizedDemo.class。所有SynchronizedDemo的實例對象共用同一個SynchronizedDemo.class，同一時間不同變量，只有一個線程可以執(zhí)行lockStaticMethod方法。

至于synchronized修飾代碼塊，就比較靈活了，括號中是誰就鎖定誰。如果是this就鎖定實例變量，如果是SynchronizedDemo.class效果就和修飾靜態(tài)方法一樣。

至于前面錯誤的同步的例子，它的問題是count對象在不斷變化（Integer實現(xiàn)相關(guān)）的，因此synchronized鎖定的并不是同一個對象。