前言
上一章节带着大家了解了 Java 对象头的组成,本节带着大家了解 synchronized 关键字的底层原理以及锁的升级过程
synchronized 原理详解
synchronized内置锁是一种对象锁(锁的是对象而非引用)，作用粒度是对象，可以用来实现对临界资源的同步互斥访问，是可重入的
什么是 Monitor
在 Java 虚拟机（HotSpot）中，Monitor 是由 ObjectMonitor 实现的。Synchronized的对象锁，MarkWord 锁标识位为 10，其中指针指向的是 Monitor 对象的起始地址。其主要数据结构如下
ObjectMonitor() { _header = NULL; _count = 0; // 记录个数 _waiters = 0, _recursions = 0; _object = NULL; _owner = NULL; _WaitSet = NULL; // 处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet _WaitSetLock = 0 ; _Responsible = NULL ; _succ = NULL ; _cxq = NULL ; FreeNext = NULL ; _EntryList = NULL ; // 处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表 _SpinFreq = 0 ; _SpinClock = 0 ; OwnerIsThread = 0 ; }
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ObjectMonitor 中有两个队列，_WaitSet 和 _EntryList，用来保存 ObjectWaiter 对象列表（ 每个等待锁的线程都会被封装成 ObjectWaiter 对象 ），_owner 指向持有 ObjectMonitor 对象的线程，当多个线程同时访问一段同步代码时：
首先会进入 _EntryList 集合，当线程获取到对象的 monitor 后，进入 _Owner 区域并把 monitor 中的 owner 变量设置为当前线程，同时 monitor 中的计数器 count 加 1；
若线程调用 wait() 方法，将释放当前持有的 monitor，owner 变量恢复为 null，count 自减 1，同时该线程进入 WaitSet 集合中等待被唤醒；
若当前线程执行完毕，也将释放 monitor（锁）并复位 count 的值，以便其他线程进入获取 monitor(锁)；
synchronized 底层原理
synchronized 是基于 JVM 内置锁实现，通过内部对象 Monitor(监视器锁)实现，基于进入与退出 Monitor 对象实现方法与代码块同步，监视器锁的实现依赖底层操作系统的 Mutex lock（互斥锁）实现。JVM 内置锁在 1.5 之后版本做了重大的优化，如锁粗化（Lock Coarsening）、锁消除（Lock Elimination）、轻量级锁（Lightweight Locking）、偏向锁（Biased Locking）、适应性自旋（Adaptive Spinning）等技术来减少锁操作的开销。每个同步对象都有一个自己的 Monitor(监视器锁)：
synchronized 锁的升级过程
public class Test04 { private static Object objectLock = new Object();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //-XX:BiasedLockingStartupDelay=0 强制开启// System.out.println(">>----------------无锁状态001-------------------<<"); System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objectLock).toPrintable()); System.out.println("开启了偏向锁，但是偏向锁没有关联偏向锁线程"); synchronized(objectLock){ // 偏向锁 关联偏向锁线程 System.out.println("开启了偏向锁，偏向是给我们的主线程"); System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objectLock).toPrintable()); } // 撤销偏向锁 是另外一个线程与偏向锁线程竞争 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { synchronized (objectLock) { try { System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objectLock).toPrintable()); Thread.sleep(5000); System.out.println("子线程：升级为轻量级锁"); } catch (Exception e) {
} } } }, "子线程1").start(); Thread.sleep(1000); sync(); }
public static void sync() throws InterruptedException { System.out.println(" 主线程获取锁 重量级别锁"); //11010000 01000000 synchronized (objectLock) { System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objectLock).toPrintable()); } }
}
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总结
本文主要介绍了 synchronized 底层原理
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