第synchronized背后的monitor鎖實(shí)現(xiàn)詳解目錄獲取和釋放monitor鎖的時(shí)機(jī)用javap命令查看反匯編的結(jié)果同步代碼塊同步方法

獲取和釋放monitor鎖的時(shí)機(jī)

本文我們研究下synchronized背后的monitor鎖。

我們都知道，最簡(jiǎn)單的同步方式就是利用synchronized關(guān)鍵字來修飾代碼塊或者修飾一個(gè)方法，那么這部分被保護(hù)的代碼，在同一時(shí)刻就最多只有一個(gè)線程可以運(yùn)行，而synchronized的背后正是利用monitor鎖實(shí)現(xiàn)的。所以首先我們來看下獲取和釋放monitor鎖的時(shí)機(jī)，每個(gè)Java對(duì)象都可以用作一個(gè)實(shí)現(xiàn)同步的鎖，這個(gè)鎖也被稱為內(nèi)置鎖或monitor鎖，獲得monitor鎖的唯一途徑就是進(jìn)入由這個(gè)鎖保護(hù)的同步代碼塊或同步方法，線程在進(jìn)入被synchronized保護(hù)的代碼塊之前，會(huì)自動(dòng)獲取鎖，并且無論是正常路徑退出，還是通過拋出異常退出，在退出的時(shí)候都會(huì)自動(dòng)釋放鎖。

我們首先來看一個(gè)synchronized修飾方法的代碼的例子：

publicsynchronizedvoidmethod(){

methodbody

我們看到method()方法是被synchronized修飾的，為了方便理解其背后的原理，我們把上面這段代碼改寫為下面這種等價(jià)形式的偽代碼。

publicvoidmethod(){

rinsicLock.lock();

try{

methodbody

finally{

rinsicLock.unlock();

在這種寫法中，進(jìn)入method方法后，立刻添加內(nèi)置鎖，并且用try代碼塊把方法保護(hù)起來，最后用finally釋放這把鎖，這里的intrinsicLock就是monitor鎖。經(jīng)過這樣的偽代碼展開之后，相信你對(duì)synchronized的理解就更加清晰了。

用javap命令查看反匯編的結(jié)果

JVM實(shí)現(xiàn)synchronized方法和synchronized代碼塊的細(xì)節(jié)是不一樣的，下面我們就分別來看一下兩者的實(shí)現(xiàn)。

同步代碼塊

首先我們來看下同步代碼塊的實(shí)現(xiàn)，如代碼所示。

publicclassSynTest{

publicvoidsynBlock(){

synchronized(this){

System.out.println("lagou");

在SynTest類中的synBlock方法，包含一個(gè)同步代碼塊，synchronized代碼塊中有一行代碼打印了lagou字符串，下面我們來通過命令看下synchronized關(guān)鍵字到底做了什么事情：首先用cd命令切換到SynTest.java類所在的路徑，然后執(zhí)行javacSynTest.java，于是就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)名為SynTest.class的字節(jié)碼文件，然后我們執(zhí)行javap-verboseSynTest.class，就可以看到對(duì)應(yīng)的反匯編內(nèi)容。

關(guān)鍵信息如下：

publicvoidsynBlock();

descriptor:()V

flags:ACC_PUBLIC

Code:

stack=2,locals=3,args_size=1

0:aload_0

1:dup

2:astore_1

3:monitorenter

4:getstatic#2//Fieldjava/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

7:ldc#3//Stringlagou

9:invokevirtual#4//Methodjava/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V

12:aload_1

13:monitorexit

14:goto22

17:astore_2

18:aload_1

19:monitorexit

20:aload_2

21:athrow

22:return

從里面可以看出，synchronized代碼塊實(shí)際上多了monitorenter和monitorexit指令，標(biāo)紅的第3、13、19行指令分別對(duì)應(yīng)的是monitorenter和monitorexit。這里有一個(gè)monitorenter，卻有兩個(gè)monitorexit指令的原因是，JVM要保證每個(gè)monitorenter必須有與之對(duì)應(yīng)的monitorexit，monitorenter指令被插入到同步代碼塊的開始位置，而monitorexit需要插入到方法正常結(jié)束處和異常處兩個(gè)地方，這樣就可以保證拋異常的情況下也能釋放鎖

可以把執(zhí)行monitorenter理解為加鎖，執(zhí)行monitorexit理解為釋放鎖，每個(gè)對(duì)象維護(hù)著一個(gè)記錄著被鎖次數(shù)的計(jì)數(shù)器。未被鎖定的對(duì)象的該計(jì)數(shù)器為0，我們來具體看一下monitorenter和monitorexit的含義：

monitorenter

執(zhí)行monitorenter的線程嘗試獲得monitor的所有權(quán)，會(huì)發(fā)生以下這三種情況之一：

a.如果該monitor的計(jì)數(shù)為0，則線程獲得該monitor并將其計(jì)數(shù)設(shè)置為1。然后，該線程就是這個(gè)monitor的所有者。

b.如果線程已經(jīng)擁有了這個(gè)monitor，則它將重新進(jìn)入，并且累加計(jì)數(shù)。

c.如果其他線程已經(jīng)擁有了這個(gè)monitor，那個(gè)這個(gè)線程就會(huì)被阻塞，直到這個(gè)monitor的計(jì)數(shù)變成為0，代表這個(gè)monitor已經(jīng)被釋放了，于是當(dāng)前這個(gè)線程就會(huì)再次嘗試獲取這個(gè)monitor。

monitorexitmonitorexit的作用是將monitor的計(jì)數(shù)器減1，直到減為0為止。代表這個(gè)monitor已經(jīng)被釋放了，已經(jīng)沒有任何線程擁有它了，也就代表著解鎖，所以，其他正在等待這個(gè)monitor的線程，此時(shí)便可以再次嘗試獲取這個(gè)monitor的所有權(quán)。

同步方法

從上面可以看出，同步代碼塊是使用monitorenter和monitorexit指令實(shí)現(xiàn)的。而對(duì)于synchronized方法，并不是依靠monitorenter和monitorexit指令實(shí)現(xiàn)的，被javap反匯編后可以看到，synchronized方法和普通方法大部分是一樣的，不同在于，這個(gè)方法會(huì)有一個(gè)叫作ACC_SYNCHRONIZED的flag修飾符，來表明它是同步方法。

同步方法的代碼如下所示。

publicsynchronizedvoidsynMethod(){

對(duì)應(yīng)的反匯編指令如下所示。

publicsynchronizedvoidsynMethod();

descriptor:()V

flags:ACC_PUBLIC,ACC_SYNCHRONIZED

Code:

stack=0,locals=1,args_size=1

0:return

LineNumberTable:

line16:0

可以看出，被synchronized修飾的方法會(huì)有一個(gè)ACC_SYNCHRONIZED標(biāo)志。當(dāng)某個(gè)線程要訪問某個(gè)方法的時(shí)候，會(huì)首先檢查方法是否有ACC_SYNCHRONIZED標(biāo)志，如果有則需要先獲得monitor鎖，然后才能開始執(zhí)行方法，方法執(zhí)行之后再釋放monitor鎖。其他方面，synchronized方法和剛才的synchronized代碼塊是很類似的，例如這時(shí)如果其他線程來請(qǐng)求執(zhí)行方法，也會(huì)因?yàn)闊o法獲得monitor鎖而被阻塞。

好了，本文的內(nèi)容就全部講完了，我們講解了獲取和釋放monitor的時(shí)機(jī)，以及被synchronized修飾的等