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1.Synchronized底层原理
ReentrantLock实现的原理及使用：
Java中synchronized 和 ReentrantLock 有什么不同？
追问3：synchronized锁升级的过程说一下？
追问4：synchronize锁的作用范围
可重入锁
一、基本概念和使用
可重入锁: 也叫做递归锁，指的是同一线程 外层函数获得锁之后 ，内层递归函数仍然有获取该锁的代码，但不受影响。
在JAVA中ReentrantLock 和synchronized 都是可重入锁；ReentrantLock 在Java也是一个基础的锁，ReentrantLock 实现Lock接口提供一系列的基础函数,开发人员可以灵活的是应用函数满足各种复杂多变应用场景；
1.Synchronized底层原理
Synchronized进过编译，会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit这个两个字节码指令。在执行monitorenter指令时，首先要尝试获取对象锁。如果这个对象没被锁定，或者当前线程已经拥有了那个对象锁，把锁的计算器加1，相应的，在执行monitorexit指令时会将锁计算器就减1，当计算器为0时，锁就被释放了。如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞，直到对象锁被另一个线程释放为止。
如果修饰的是方法，则会在方法前标记ACC_Synchronized ,本质都是获取monitor对象。
ReentrantLock实现的原理及使用：
简单来说，ReentrantLock的实现是一种自旋锁，通过循环调用CAS操作来实现加锁。它的性能比较好也是因为避免了使线程进入内核态的阻塞状态。
由于ReentrantLock是java.util.concurrent包下提供的一套互斥锁，相比Synchronized，ReentrantLock类提供了一些高级功能，主要有以下3项：
1.等待可中断，持有锁的线程长期不释放的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，这相当于Synchronized来说可以避免出现死锁的情况。通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。
2.公平锁，多个线程等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序获得锁，Synchronized锁非公平锁，ReentrantLock默认的构造函数是创建的非公平锁，可以通过参数true设为公平锁，但公平锁表现的性能不是很好。
3.锁绑定多个条件，一个ReentrantLock对象可以同时绑定对个对象。ReenTrantLock提供了一个Condition（条件）类，用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们，而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。
Java中synchronized 和 ReentrantLock 有什么不同？
相同点：
它们都是加锁方式同步，而且都是阻塞式的同步，也就是说当如果一个线程获得了对象锁，进入了同步块，其他访问该同步块的线程都必须阻塞在同步块外面等待，而进行线程阻塞和唤醒的代价是比较高的.
区别：
对于Synchronized来说，它是java语言的关键字，是原生语法层面的互斥，需要jvm实现。Synchronized可以修饰实例方法，静态方法，代码块。自动释放锁。
而ReentrantLock它是JDK 1.5之后提供的API层面的互斥锁，需要lock()和unlock()方法配合try/finally语句块来完成。需要try catch finally语句，在try中获取锁，在finally释放锁。需要手动释放锁。
Synchronized经过编译，会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit这个两个字节码指令。在执行monitorenter指令时，首先要尝试获取对象锁。如果这个对象没被锁定，或者当前线程已经拥有了那个对象锁，把锁的计算器加1，相应的，在执行monitorexit指令时会将锁计算器就减1，当计算器为0时，锁就被释放了。如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞，直到对象锁被另一个线程释放为止。
由于ReentrantLock是java.util.concurrent包下提供的一套互斥锁，相比Synchronized， ReentrantLock类提供了一些高级功能，主要有以下3项：
1. 等待可中断，持有锁的线程长期不释放的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，这相当于Synchronized来说可以避免出现死锁的情况。
2. 公平锁，多个线程等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序获得锁，Synchronized锁非公平锁， ReentrantLock默认的构造函数是创建的非公平锁，可以通过参数true设为公平锁，但公平锁表现的性能不是很好。
3. 锁绑定多个条件，一个ReentrantLock对象可以同时绑定对个对象。
ReenTrantLock使用：
1.Lock接口：2、ReentrantLock私有public方法3.ReentrantLock中Condition的使用4.公平锁与非公平锁5.编程灵活度和难度。
Java中的ReentrantLock 也是实现了Java中锁的核心接口Lock，在Lock接口定义了标准函数，但是具体实现是在实体类中[类似List和ArrayList、LinkedList关系]；
2、ReentrantLock私有public方法
ReentrantLock中除了实现Lock中定义的一些标准函数外，同时提供其他的用于管理锁的public方法
3.ReentrantLock中Condition的使用
ReentrantLock中另一个重要的应用就是Condition，Condition是Lock上的一个条件，可以多次newCondition()获得多个条件，Condition可用于线程间通信，通过Condition能够更加精细的控制多线程的休眠与唤醒，而且在粒度和性能上都优于Object的通信方法（wait、notify 和 notifyAll）；
4.公平锁与非公平锁
公平锁： 是指多个线程竞争同一资源时[等待同一个锁时]，获取资源的顺序是按照申请锁的先后顺序的；公平锁保障了多线程下各线程获取锁的顺序，先到的线程优先获取锁，有点像早年买火车票一样排队早的人先买到火车票；
基本特点： 线程执行会严格按照顺序执行，等待锁的线程不会饿死，但 整体效率相对比较低；
非公平锁： 是指多个线程竞争同一资源时，获取资源的顺序是不确定的，一般是抢占式的；非公平锁相对公平锁是增加了获取资源的不确定性，但是整体效率得以提升；
基本特点： 整体效率高，线程等待时间片具有不确定性；
5.编程灵活度和难度
Synchronized的使用比较方便简洁，并且由编译器去保证锁的加锁和释放，而ReenTrantLock需要手工声明来加锁和释放锁，为了避免忘记手工释放锁造成死锁，所以最好在finally中声明释放锁。
追问3：synchronized锁升级的过程说一下？
回答：在jdk1.6后Java对synchronize锁进行了升级过程，主要包含偏向锁、轻量级锁和重量级锁，主要是针对对象头MarkWord的变化。
（1）偏向锁：
为什么要引入偏向锁？
因为大多数时候是不存在锁竞争的，常常是一个线程多次获得同一个锁，因此如果每次都要竞争锁会增大很多没有必要付出的代价，为了降低获取锁的代价，才引入的偏向锁。
偏向锁的升级
当线程1访问代码块并获取锁对象时，会在java对象头和栈帧中记录偏向的锁的threadID，因为偏向锁不会主动释放锁，因此以后线程1再次获取锁的时候，需要比较当前线程的threadID和Java对象头中的threadID是否一致，如果一致（还是线程1获取锁对象），则无需使用CAS来加锁、解锁；如果不一致（其他线程，如线程2要竞争锁对象，而偏向锁不会主动释放因此还是存储的线程1的threadID），那么需要查看Java对象头中记录的线程1是否存活，如果没有存活，那么锁对象被重置为无锁状态，其它线程（线程2）可以竞争将其设置为偏向锁；如果存活，那么立刻查找该线程（线程1）的栈帧信息，如果还是需要继续持有这个锁对象，那么暂停当前线程1，撤销偏向锁，升级为轻量级锁，如果线程1 不再使用该锁对象，那么将锁对象状态设为无锁状态，重新偏向新的线程。
（2）轻量级锁
为什么要引入轻量级锁？
轻量级锁考虑的是竞争锁对象的线程不多，而且线程持有锁的时间也不长的情景。因为阻塞线程需要CPU从用户态转到内核态，代价较大，如果刚刚阻塞不久这个锁就被释放了，那这个代价就有点得不偿失了，因此这个时候就干脆不阻塞这个线程，让它自旋这等待锁释放。
轻量级锁什么时候升级为重量级锁？
线程1获取轻量级锁时会先把锁对象的对象头MarkWord复制一份到线程1的栈帧中创建的用于存储锁记录的空间（称为DisplacedMarkWord），然后使用CAS把对象头中的内容替换为线程1存储的锁记录（DisplacedMarkWord）的地址；
如果在线程1复制对象头的同时（在线程1CAS之前），线程2也准备获取锁，复制了对象头到线程2的锁记录空间中，但是在线程2CAS的时候，发现线程1已经把对象头换了，线程2的CAS失败，那么线程2就尝试使用自旋锁来等待线程1释放锁。
但是如果自旋的时间太长也不行，因为自旋是要消耗CPU的，因此自旋的次数是有限制的，比如10次或者100次，如果自旋次数到了线程1还没有释放锁，或者线程1还在执行，线程2还在自旋等待，这时又有一个线程3过来竞争这个锁对象，那么这个时候轻量级锁就会膨胀为重量级锁。重量级锁把除了拥有锁的线程都阻塞，防止CPU空转。
几种锁的优缺点？
错误的加锁姿势1
synchronized (new Object())每次调用创建的是不同的锁，相当于无锁
错误的加锁姿势2
private Integer count;
synchronized (count)String，Boolean在实现了都用了享元模式，即值在一定范围内，对象是同一个。所以看似是用了不同的对象，其实用的是同一个对象。会导致一个锁被多个地方使用。
正确的加锁姿势
// 普通对象锁
private final Object lock = new Object();
// 静态对象锁
private static final Object lock = new Object();追问4：synchronize锁的作用范围
回答：
（1）synchronize作用于成员变量和非静态方法时，锁住的是对象的实例，即this对象。
（2）synchronize作用于静态方法时，锁住的是Class实例
（3）synchronize作用于一个代码块时，锁住的是所有代码块中配置的对象。
