你好，面试官 | 百度是这样问 synchronized 的.....

本期是【你好，面试官】系列文章的第9期，持续更新中.....。

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小龙有话说

本期会通过面试模拟复现百度提前批二面，关于 synchronized 的考察，以此讲解其原理。

本期题改编自 ——2022届秋招 百度 二面

面试现场

叮叮叮......

面试官：“你好，我是XX面试官，请问是小龙吗？”

小龙：“您好，面试官，我是小龙”

面试官：“好的，现在有空吗，我们开始面试吧”

小龙：“嗯嗯，准备好啦”

.......

other questions

.......

面试官：“synchronized 分别修饰了一个静态方法和一个实例方法，现在对其并发访问，这是否线程安全？”

独白：“我记不太清原问题咋问的了，反正大概考的知识点就是这个，不是直白的考，而是给你一个实际例子叫你分析”

独白：“当时可能刚开始面试第一个问题还没进入状态，又有点紧张，面试官说话又不清楚，所以一下还没反应过来，卡了几秒，映像比较深刻。”

小龙：“这个当然不安全，因为访问静态 synchronized 方法锁的是当前类的Class对象，而访问非静态 synchronized 方法锁的是当前实例对象。”

面试官：“好的，那你知道 synchronized 实现加锁的本质原理吗？”

独白：“这个不就是 monitorenter 那两条命令吗，拿捏~”

小龙：“如果 synchronized 修饰代码块，javac 编译时，会在代码块前后生成 monitorenter 和 monitorexit ，当执行遇到 monitorenter指令便会去尝试获取锁。”

独白：“以为拿捏了，为了让面试官觉得我理解的很透彻，再补充了一点。”

小龙：“使用 synchronized 在出现异常时，还可以保证锁的释放。因为它还会隐式的加一个 try-finnaly，finnaly 中也有 monitorexit 命令以便出现异常可以释放锁。”

面试官：“好的，你说的这些没问题，那你知道当执行到 monitorenter 指令时，它是怎样去尝试获取锁的吗？这个锁究竟是啥？你还是没说明白呢，哈哈。”

独白：“原来想问  monitor 噢，还是很基础的，幸好这些在【面试笔记】都详细总结过。”

小龙：“其实追根朔源，每个对象都有一个 monitor 与之关联，而当且一个 monitor 被持有后，它便处于锁定状态啦，而线程执行到 monitorenter 指令时，便会尝试获取对象所对应的 monitor 的所有权，即尝试获得对象的锁。”

Moniter=WaitSet+EntryList（当锁被占用，其他线程来就会进入阻塞队列，等锁释放再一起竞争）+Owner（指向持有锁的线程）

面试官：“真的是这样吗？还有吗？”

小龙："你别急嘛，我还没说完，上面说法其实不完全正确，那是针对重量级锁。"

小龙：“如果是 synchronized 没被优化之前，它是重量级锁，仅依赖对象对应的 moniter，但是后面进行了优化。”

面试官：“噢，展开说说。”

小龙：“我们的对象总的来说是由 对象头、实例数据、对齐填充构成，而对象头里面就存了 Mark Word，Mark Word 里面存了对象自身的一些运行信息，比如：hashcode、GC分代年龄、锁状态标志、持有的锁。”

小龙：“若 synchronized 给该对象加锁后，那么该对象头的 Mark Word 就会发生相应的变化，优化后的 synchronized 会迎合不同场景升级锁，随着锁升级，这个变化也不同。”

小龙：“偏向锁依赖 当前线程ID，重量级锁依赖 monitor ，轻量级锁依赖 锁记录lock-record。”

独白：“应该是说清楚啦，更多装逼小技巧看【面试笔记】”

面试官：“好的，你说详细说一下锁的升级过程吗？”

小龙：“synchronized 总的升级流程是这样：无锁 ----> 偏向锁 ----> 轻量级锁----> 锁自旋 ----> 重量级锁。”

偏向锁

小龙：“首先会判断Mark Word里面是否有当前线程Id，若有则处于偏向锁，若无则尝试用 CAS 将 Mark Word 替换为线程Id，若成功则偏向锁设置成功，失败则有竞争要升级成轻量级锁。”

轻量级锁

小龙：“而对于轻量级锁里面涉及的就更复杂，详细展开说就是，开始会创建锁记录(Lock Record）对象，然后我们每个线程的栈帧都会包含一个锁记录的结构，内部可以用来存储锁定对象的 Mark Word；”

锁记录（Lock Record）包含了 lock record 地址 00、Object reference

对象（Obejct）组成上面说过了，此处不再赘述

小龙：“然后让锁记录中 Object reference 指向锁对象，并尝试用 CAS（原子操作）替换 Object 的 Mark Word，将 Mark Word 的值存入锁记录；”

小龙：“如果 CAS 替换成功，对象头中存储了锁记录地址和状态00，表示由该线程给对象加锁；”

面试官：“那如果失败又是怎样处理的呢？”

小龙：“如果cas失败，有两种情况：”

• 如果是其它线程已经持有了该 Object 的轻量级锁，这时表明有竞争，进入锁膨胀过程（也就是升级成重量级锁---monitor）
• 如果是自己执行了 synchronized 锁重入，那么再添加一条 Lock Record 作为重入的计数。

同一线程对同一对象加了多次锁--锁重入

小龙：“当退出 synchronized 代码块（解锁时）如果有取值为 null 的锁记录，表示有重入，这时重置锁记录表示重入计数减一；”

小龙：“当退出 synchronized 代码块（解锁时）锁记录的值不为 null，这时使用 CAS 将 Mark Word 的值恢复给对象头（也就是将之前锁记录和对象CAS替换的部分又替换回来，换回原来各自的）；”

小龙：“若上面操作成功，则解锁成功；失败，说明轻量级锁进行了锁膨胀或已经升级为重量级锁，进入重量级锁解锁流程。”

重量级锁

面试官：“那重量级锁又是怎么回事呢？”

小龙：“如果在尝试加轻量级锁的过程中，CAS 操作无法成功，这时一种情况就是有其它线程为此对象加上了轻量级锁（有竞争)，这时需要进行锁膨胀，将轻量级锁变为重量级锁。”

小龙：“当 T1 进行轻量级加锁时，T0 已经对该对象加了轻量级锁。”

小龙：“这时 T1 加轻量级锁失败，进入锁膨胀流程 （因为 T1 加锁失败，被 T0 占了，但是 T1 不能在这干耗着啊，于是进入锁膨胀，申请一个monitor 去阻塞，升级成重量级锁--这时才有阻塞）”

小龙：“实际上就是为 Object 对象申请 Monitor 锁，让 Object 指向重量级锁地址。然后自己进入 Monitor 的 EntryList BLOCKED ”

小龙：“当 T0 退出同步块解锁时，使用 CAS 将 Mark Word 的值恢复给对象头，失败（因为object mark-word 里放的是 monitor对象的地址了，不是T0 的 Lock Recode里面那个地址了）。这时会进入重量级解锁流程，即按照 Monitor 地址找到 Monitor 对象，设置 Owner为 null，唤醒 EntryList 中 BLOCKED 线程。”

这只是为了让大家全面详细的了解整个锁升级过程，其实面试不用回答那么完整，只需要简单说一下整个流程便可以，如果面试官要深问，再细讲。不过【面试笔记】全都给大家把关键点提炼出来啦，按着回答问题不大

面试官：“给个大大的赞，继续加油！”

独白：“不愧是我，真男人是也！【面试笔记】在手，大厂 offer 不愁。”

知识总结

本期我们通过面试模拟深入探讨了 synchronized 的底层实现原理，下期分析 volatile相关。订阅+星标持续追更。

面试重点

 synchronized 的底层实现原理.

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