synchronized底层如何保证原子性、可见性、有序性

以你之姓@ 2022-12-22 11:08 324阅读 0赞

# 原理 #

原子性：加锁和释放锁；

可见性：加了Load屏障和Store屏障，释放锁flush数据，加锁会refresh数据；

有序性：Acquire屏障和Release屏障，保证代码块内部可以重排，但是代码块内部和代码块外部的指令是不能重排的。

# 保证原子性 #

java对象是分为对象头和实例变量两块，其中实例变量就是对象那些变量数据，然后对象头包含了两块内容，一是 Mark Word(含hashCode、锁数据、GC数据等)，另一个是Class Metadata Address(包含了指向类的元数据指针)

在 Mark Word 中有一个指针，实例关联的 monitor 的地址，这个 monitor 是C++ 实现的一个 ObjectMonitor 对象，里面包含了一个 \_owner 指针，指向了持有锁的线程。ObjectMonitor 中还有一个 entrylist,想要加锁的线程全部进入 这个entrylist 等待机会获取锁，实际有机会加锁的线程，就会设置 \_owner 指针指向自己（jdk1.6以后，优化为CAS加锁），然后对\_count 计数器累计1次。

释放锁的时候，显示对\_count计数器递减1次，如果为0了就会设置 \_owner 为null,不在指向自己，代表自己彻底释放锁。

如果获取锁的线程执行wait,就会将\_count计数器递减，同时设置 \_owner 为null,然后自己进入waitset中等待唤醒，别人获取了锁执行 notfiy 的时候就会唤醒waitset中的线程，竞争尝试获取锁。

\`假设有new MyObject.java

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NzZG5fMDkxMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

# 保证可见性 #

int a = 0;
    synchronize (this){ //monitorenter
        // Load屏障
        a = 10;
        int b = a;
    }//monitorexit
     // Store屏障

monitorenter 指令之后会有一个 Load 屏障，执行refresh处理器缓存操作，把别的处理器修改过的最新的值加载到自己的高速缓存中,

monitorexit 指令之后会有一个 Store 屏障，让线程把自己修改的变量都执行flush处理器缓存操作，刷到高速缓存或是主内存中

# 保证有序性 #

int a = 0;
    synchronize (this){ //monitorenter
        // Load屏障
        // Acquire屏障
        a = 10;    内部还是会发生指令重排
        int b = a;
        // Release屏障
    }//monitorexit
     // Store屏障

在 monitorenter 指令和 Load 屏障之后，会加一个 Acquire屏障，这个屏障的作用是禁止读操作和读写操作之间发生指令重排，

在 monitorexit 指令前加一个Release屏障，也是禁止写操作和读写操作之间发生重排序。

# 本文摘自：公众号狸猫技术窝  #

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NzZG5fMDkxMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/b90c0d00d2e144dea34158ff3681d34b.png