synchronized的使用

每个Object对象都有一把锁和等待队列，一个线程在进入synchronized代码块时，会尝试获取锁，如果获取不到则会把当前线程加入等待队列中。

执行synchronized的过程大致如下：

1. 尝试获得锁，如果能够获得锁，继续下一步，否则加入等待队列，阻塞并等待唤醒。
2. 执行实例方法体代码。
3. 释放锁，如果等待队列上有等待的线程，从中取一个并唤醒，如果有多个等待的线程，唤醒哪一个是不一定的，不保证公平性。

当前线程不能获得锁的时候，它会加入等待队列等待，线程的状态会变为BLOCKED。

synchronized保护的是对象而非代码，只要访问的是同一个对象的synchronized方法，即使是不同的代码，也会被同步顺序访问。

注意：synchronized方法不能防止非synchronized方法被同时执行。

功能

• 原子性：synchronized可以实现原子操作，避免出现竞态条件。
• 可重入性：对同一个执行线程，它在获得了锁之后，在调用其他需要同样锁的代码时，可以直接调用。可重入是通过记录锁的持有线程和持有数量来实现的，当调用被synchronized保护的代码时，检查对象是否已被锁，如果是，再检查是否被当前线程锁定，如果是，增加持有数量，如果不是被当前线程锁定，才加入等待队列，当释放锁时，减少持有数量，当数量变为0时才释放整个锁。
• 内存可见性：synchronized可以解决内存可见性问题，在释放锁时，所有写入都会写回内存，而获得锁后，都会从内存中读最新数据。

使用场景

1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
2. 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
3. 修饰一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；
4. 修饰一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。

wait/notify协同机制

Object类中有两类方法wait和notify：

public final void wait() throws InterruptedException
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

public final native void notify();
public final native void notifyAll();

在wait等待期间都可以被中断，如果被中断，会抛出InterruptedException。

Object中除了用于锁的等待队列，还有另一个等待队列，表示条件队列，该队列用于线程间的协作。调用wait就会把当前线程放到条件队列上并阻塞，表示当前线程执行不下去了，它需要等待一个条件，这个条件它自己改变不了，需要其他线程改变。

当其他线程改变了条件后，应该调用Object的notify方法。

notify做的事情就是从条件队列中选一个线程，将其从队列中移除并唤醒，notifyAll和notify的区别是，它会移除条件队列中所有的线程并全部唤醒。

两个需要协调的线程都要访问协作的变量，容易出现竞态条件，所以相关代码都需要被synchronized保护。实际上，wait/notify方法只能在synchronized代码块内被调用，如果调用wait/notify方法时，当前线程没有持有对象锁，会抛出异常java.lang.IllegalMonitorStateException。

wait和notify底层交互流程

wait在synchronized方法内，但调用wait时，线程会释放对象锁。wait的具体过程是：

1. 把当前线程放入条件等待队列，释放对象锁，阻塞等待，线程状态变为WAITING或TIMED_WAITING。
2. 等待时间到或被其他线程调用notify/notifyAll从条件队列中移除，这时，要重新竞争对象锁：
3. 如果能够获得锁，线程状态变为RUNNABLE，并从wait调用中返回。否则，该线程加入对象锁等待队列，线程状态变为BLOCKED，只有在获得锁后才会从wait调用中返回。

线程从wait调用中返回后，不代表其等待的条件就一定成立了，它需要重新检查其等待的条件，一般的调用模式是：

synchronized (obj) {
	while(条件不成立)
		obj.wait();
	…//执行条件满足后的操作
}

调用notify会把在条件队列中等待的线程唤醒并从队列中移除，但它不会释放对象锁，也就是说，只有在包含notify的synchronized代码块执行完后，等待的线程才会从wait调用中返回。

总结：wait/notify被不同的线程调用，但共享相同的锁和条件等待队列（相同对象的synchronized代码块内），它们围绕一个共享的条件变量进行协作，这个条件变量是程序自己维护的，当条件不成立时，线程调用wait进入条件等待队列，另一个线程修改了条件变量后调用notify，调用wait的线程唤醒后需要重新检查条件变量。从多线程的角度看，它们围绕共享变量进行协作，从调用wait的线程角度看，它阻塞等待一个条件的成立。我们在设计多线程协作时，需要想清楚协作的共享变量和条件是什么，这是协作的核心。

使用场景