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2018-9-21 03:55 上傳

前言

前倆篇文章，我們聊了聊線程/進程的概念，接著簡單串了一下同步的體例體例。今天我們就單拎出來synchronized，好好捋一捋它的前世今生。

正文

小A：咱們前幾天鋪墊了這么多內容，今天是不是要好好的深挖一下原理的內容了？

MDove：沒錯，接下來。我會從常見的synchronized加鎖體例入手；引出Java對象在內存的結構，以及鎖的寄存位置；然后看一看鎖在C++中的簡單實現思路；最后咱們從字節碼中，看一下JVM如果識別synchronized。內容不是很難，不會涉及到特別多深奧的內容，大部分是平鋪直敘的介紹，很適合閱讀呦~

小A：快點開始吧，我等不及啦。

淺聊synchronized的使用

MDove：說起synchronized的底層實現原來，咱們先看看synchronized的倆種加鎖體例：

1、某個對象實例內

此作用域內的synchronized鎖 ，可以避免多個線程同時拜候這個對象的synchronized體例

并且一個對象有多個synchronized體例，只要一個線程拜候了其中的一個synchronized體例，其它線程不克不及同時拜候這個對象中任何一個synchronized體例。

另外，不合對象實例的synchronized體例是不相干涉干與的。也就是說，其它線程可以同時拜候此類下的另一個對象實例中的synchronized體例；

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2、某個類

此作用域下，可以避免多個線程同時拜候這個類中的synchronized體例。也就是說此種修飾，可以對此類的所有對象實例起作用。

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MDove：注意一點，synchronized關鍵字是不克不及繼承的，也就是說，基類的體例synchronized fun(){} 在繼承類中其實不自動是synchronized fun(){}，而是釀成了fun(){}。繼承時，需要顯式的指定它的某個體例為synchronized體例。有機會你可以自己寫個demo試一下。

常見毛病

MDove：你來看一看下面這個demo，有沒有什么問題？

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小A：沒覺得有問題吶？這不就是第一種加鎖的體例，鎖實例對象么？

MDove：既然你都知道是鎖實例對象，那你沒看出來問題么？雖然我們使用synchronized修飾了add()。可是卻new了兩個不合的實例對象，這也就意味著存在著兩個不合的實例對象鎖，因此t1和t2城市進入各自的對象鎖，也就是說t1和t2線程使用的是不合的鎖，因此線程平安是無法包管的。

小A：對對對，沒錯。那解決這種問題，是不是需要用第二種加鎖的體例，鎖住這個類？

MDove：沒錯，解決這種困境的的體例是將synchronized作用于靜態的add體例，這樣的話，對象鎖就當前類，因為類對象只有一個，因此無論new幾多個實例對象都是平安的：

小A：那是不是這樣改寫就可以了？

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MDove：沒錯就是這樣，很簡單。接下來讓我們看一些深入的內容，鎖的實現。

synchronized鎖的底層實現

MDove：我們都知道，對象被建立在堆中。并且對象在內存中的存儲結構體例可以分為3塊區域：對象頭、實例數據、對齊填充。其中對象頭，即是我們今天的主角。

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關于實例數據、對齊填充的作用，各位小伙伴可以參考《深入理解Java虛擬機》。

MDove：對對象頭來說，主要是包含倆部分信息：

1、自身運行時的數據，好比：鎖狀態標記、線程持有的鎖…等等。(此部分內容被稱之為Mark Word)存儲內容標記位狀態 對象哈希碼、對象分代年齡 01 未鎖定 指向鎖記錄的指針 00 輕量級鎖定 指向重量級鎖的指針 10 重量級鎖定 空 11 GC標識表記標幟 偏向線程ID、偏向時間戳、對象分代年齡 01 可偏向 今天我們只聊：指向重量級鎖的指針

2、另一部分是類型指針：JVM通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例。

MDove：今天我們主要聊的是對象頭，第一部分中重量級鎖的內容。

MDove：先讓我們從宏觀的角度看一看synchronized鎖的實現原理。

synchronized鎖的宏觀實現

MDove：synchronized的對象鎖，其指針指向的是一個monitor對象(由C++實現)的起始地址。每個對象實例城市有一個 monitor。其中monitor可以與對象一起建立、銷毀；亦或者當線程試圖獲取對象鎖時自動生成。

monitor是由ObjectMonitor實現(ObjectMonitor.hpp文件，C++實現的)，對我們來說主要關注的是如下代碼：

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MDove：我們可以看到這里界說了_WaitSet 和 _EntryList倆個隊列，其中_WaitSet 用來保存每個期待鎖的線程對象。

小A：那_EntryList呢？

MDove：別著急，讓我們先看一下_owner，它指向持有ObjectMonitor對象的線程。當多個線程同時拜候一段同步代碼時，會先寄存到 _EntryList 集合中，接下來當線程獲取到對象的monitor時，就會把_owner變量設置為當前線程。同時count變量+1。如果線程挪用wait() 體例，就會釋放當前持有的monitor，那么_owner變量就會被置為null，同時_count減1，并且該線程進入 WaitSet集合中，期待下一次被喚醒。

MDove：固然，若當前線程順利執行完體例，也將釋放monitor，重走一遍適才的內容，也就是_owner變量就會被置為null，同時_count減1，并且該線程進入 WaitSet集合中，期待下一次被喚醒。

因為這個鎖對象寄存在對象自己，也就是為什么Java中任意對象可以作為鎖的原因。

synchronized代碼塊的底層實現

MDove：咱們先寫一個簡單的demo，然后看一下它們的字節碼：

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MDove：根據虛擬機規范要求，在執行monitorenter指令時，首先要測驗考試獲取對象鎖，也就是上文我們提到了monitor對象。如果這個對象沒有被鎖定，或者當前線程已經擁有了這個對象的鎖，那么就把鎖的計數器(_count)加1。固然與之對應執行monitorexit指令時，鎖的計數器(_count)也會減1。

MDove：如果當前線程獲取鎖失敗，那么就會被阻塞住，進入_WaitSet 中，期待鎖被釋放為止。

小A：等等，我看到字節碼中，有倆個monitorexit指令，這是為什么呢？

MDove：是這樣的，編譯器需要確保體例中挪用過的每條monitorenter指令都要執行對應的monitorexit 指令。為了包管在體例異常時，monitorenter和monitorexit指令也能正常配對執行，編譯器會自動產生一個異常措置器，它的目的就是用來執行 異常的monitorexit指令。而字節碼中多出的monitorexit指令，就是異常結束時，被執行用來釋放monitor的。

小A：我們適才看的是同步代碼塊的原理，那么直接修飾在體例上呢？也是通過這個倆個指令嗎？

MDove：你別說，還真不是：

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MDove：可以看到：字節碼中并沒有monitorenter指令和monitorexit指令，取得代之的是ACC_SYNCHRONIZED標識，JVM通過ACC_SYNCHRONIZED標識，就可以知道這是一個需要同步的體例，進而執行上述同步的過程，也就是_count加1，這些過程。

小A：哦，原來是這樣。一個是用了指令，一個是用的標識呀~對了，我聽說synchronized的性能特別低是這樣么？

MDove：這句話不全對，JDK1.5后對synchronized進行了大馬金刀的優化，這其中涉及到偏向鎖、輕量級鎖、自旋鎖、鎖消除等手段。時候也不早了，這些內容今天就不展開了。有機會我們下次再學習吧~

劇終

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的java 线程由浅入深_Java多线程：由浅入深看synchronized的底层实现原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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