synchornized实现原理

Posted 2021-02-06 amunote

synchronized是基于Monitor来实现同步的。

Monitor 的工作机理：

1. 线程进入同步方法中。
2. 为了继续执行临界区代码，线程必须获取 Monitor 锁。如果获取锁成功，将成为该监视者对象的拥有者。任一时刻内，监视者对象只属于一个活动线程（The Owner）
3. 拥有监视者对象的线程可以调用 wait() 进入等待集合（Wait Set），同时释放监视锁，进入等待状态。
4. 其他线程调用 notify() / notifyAll() 接口唤醒等待集合中的线程，这些等待的线程需要重新获取监视锁后才能执行 wait() 之后的代码。
5. 同步方法执行完毕了，线程退出临界区，并释放监视锁。

synchronized具体实现

同步方法使用ACC_SYNCHRONIZED标记符隐式的实现。

同步代码块采用monitorenter、monitorexit指令显式的实现。

ACC_SYNCHRONIZED

方法级别的同步是隐式的，它实现在方法调用和返回操作之中。虚拟机可以从方法常量池中的方法表结构（method_info structure）中的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志区分一个方法是否是同步方法。当调用方法时，调用指令将会检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志是否设置，如果设置了，执行线程先持有同步锁，然后执行方法，最后在方法完成时释放锁。

monitorenter

每一个对象都有一个monitor，一个monitor只能被一个线程拥有。当一个线程执行到monitorenter指令时会尝试获取相应对象的monitor，获取规则如下：

• 如果monitor的进入数为0，则该线程可以进入monitor，并将monitor进入数设置为1，该线程即为monitor的拥有者。
• 如果当前线程已经拥有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数加1，所以synchronized关键字实现的锁是可重入的锁。
• 如果monitor已被其他线程拥有，则当前线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0，再重新尝试获取monitor。

monitorexit

只有拥有相应对象的monitor的线程才能执行monitorexit指令。每执行一次该指令monitor进入数减1，当进入数为0时当前线程释放monitor，此时其他阻塞的线程将可以尝试获取该monitor。