深入分析synchronized的实现原理

深入分析synchronized的实现原理

实现原理

synchronized 可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个方法可以进入到临界区，同时它还可以保证共享变量的内存可见性。 Java 中每一个对象都可以作为锁，这是 synchronized 实现同步的基础：

普通同步方法，锁是当前实例对象
静态同步方法，锁是当前类的 Class 对象
同步方法块，锁是括号里面的对象
1）同步代码块是使用 monitorenter 和 monitorexit 指令实现的；
2）同步方法依靠的是方法修饰符上的ACC_SYNCHRONIZED 实现。
同步代码块：monitorenter 指令插入到同步代码块的开始位置，monitorexit 指令插入到同步代码块的结束位置，JVM 需要保证每一个 monitorenter 都有一个 monitorexit 与之相对应。任何对象都有一个 Monitor 与之相关联，当且一个 Monitor 被持有之后，他将处于锁定状态。线程执行到 monitorenter 指令时，将会尝试获取对象所对应的 Monitor 所有权，即尝试获取对象的锁。

Java对象头

对象由多部分构成的，对象头，属性字段、补齐区域等。所谓补齐区域是指如果对象总大小不是4字节的整数倍，会填充上一段内存地址使之成为整数倍。对象头这部分在对象的最前端，包含两部分或者三部分：Mark Word（标记字段）和 Klass Pointer（类型指针），如果对象是一个数组，那么还可能包含第三部分：数组的长度。

OOP-Klass模型

Klass Pointer 是是对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。 Mark Word 用于存储对象自身的运行时数据，主要包含对象的哈希值、年龄分代、锁标志位等，大小为32位或64位，当对象处于不同的锁状态时，它的Mark Word里的东西会被替换成不同东西，如下表所示： 32位Mark Word

64位Mark Word

Monitor

什么是Monitor？

1.Monitor是一种用来实现同步的工具
2.与每个java对象相关联，即每个java对象都有一个Monitor与之对应
3.Monitor是实现Sychronized(内置锁)的基础

ObjectMonitor

在HotSpot虚拟机中，monitor采用ObjectMonitor实现。

class ObjectMonitor {
	// initialize the monitor, exception the semaphore, all other fields
    // are simple integers or pointers
    ObjectMonitor() {
        _header       = NULL;
        _count        = 0;
        _waiters      = 0,
        _recursions   = 0;
        _object       = NULL;
        _owner        = NULL;
        _WaitSet      = NULL;
        _WaitSetLock  = 0 ;
        _Responsible  = NULL ;
        _succ         = NULL ;
        _cxq          = NULL ;
        FreeNext      = NULL ;
        _EntryList    = NULL ;
        _SpinFreq     = 0 ;
        _SpinClock    = 0 ;
        OwnerIsThread = 0 ;
        _previous_owner_tid = 0;
    }
}