编写多线程的代码时,使用synchronized关键字能提供JVM级的线程同步。因为synchronized本身性能不高,于是Doug Lea编写了JUC模块,提供了AQS这样强大的接口,以及ReentrantLock这样方便的类。
也许你会听到有人跟你讲,jdk6后synchronized得到了优化,性能已经不低了。但实际上,在多线程竞争时,synchronized效率依然很低,线程竞争激烈时,还是不可以用synchronized,为什么呢?
上面的图片出自openjdk HotSpot对synchronized的描述,右边是jdk6以前的加锁流程,左边是jdk6后的优化,即加入了偏向锁。简单来说,当第一个线程进入synchronized代码块时,JVM会利用对象头的mark word存下当前线程ID,下次同一线程再进入,只需要对比线程ID即可,不需要经过右边那样的加锁过程。
因此我们可以看到,jdk6优化的是同一线程的进入,但在竞争激烈的情况下,还是要走普通的加锁流程。右边的流程,即是是同一线程进入,也要经过一次CAS操作判断锁的归属,CAS操作变多,带来的是很大的性能损耗。
那么ReentrantLock为什么性能更高呢?我们可以看看它的加锁过程。
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
上面代码,只有第一次获得锁时才会执行CAS操作,加锁失败会执行park进入队列等待唤醒。else if 判断的是线程重进入,只是对比线程,不需要执行CAS操作。因此,ReentrantLock在资源竞争激烈时,也能保持较高的性能。
回到原本的问题,什么情况下才能用synchronized呢? 很简单,在肯定资源几乎不会有竞争的情况下,才可以使用,比如spring的代码。
@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
// Prepare this context for refreshing.
prepareRefresh();
// Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
// Prepare the bean factory for use in this context.
prepareBeanFactory(beanFactory);
......
}
}
还有一点需要注意,使用synchronized最好创建一个Object作为Lock,不要尝试去锁定某个对象本身。因为一旦访问了对象的hash code,偏向锁会失效。
Object lock = new Object();
synchronized(lock) {
//do something...
}
//不要这样做
//synchronized(this) {
//}
想要知道这些的所有原因,就必须去读一下openjdk这篇文章了。Synchronization and Object Locking。