synchronized实现原理（简单易懂）

不念不忘少年蓝@ 2023-02-17 06:16 93阅读 0赞

## synchronized实现原理以及锁升级 ##

### 文章目录 ###

*   *  synchronized实现原理以及锁升级
     *  synchronized
     *  synchronized实现原理

## synchronized ##

synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：

1.  修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步代码块，其作用的范围是大括号\{\}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
2.  修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
3.  修饰一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；
4.  修饰一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## synchronized实现原理 ##

**对象锁(monitor)机制**

先来看一段简单的代码:

public class Test{
        
    	private static Object object = new Object();
    	public static void main(String[] args) {
        
    		synchronized (object) {
        
    			System.out.println("hello world");
    		}
    	}
    }

下面我们使用javap反编译后看看生成的部分字节码：  
public static void main(java.lang.String\[\]);  
descriptor: (\[Ljava/lang/String;)V  
flags: ACC\_PUBLIC, ACC\_STATIC  
Code:  
stack=2, locals=3, args\_size=1  
0: getstatic \#2 // Field object:Ljava/lang/Object;  
3: dup  
4: astore\_1  
5: **monitorenter** // 瞪大眼睛看这里！！！  
6: getstatic \#3 // Field  
java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;  
9: ldc \#4 // String hello world  
11: invokevirtual \#5 // Method  
java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V  
14: aload\_1  
15: **monitorexit** // 瞪大眼睛看这里！！！  
16: goto 24  
19: astore\_2  
20: aload\_1  
21: **monitorexit** // 瞪大眼睛看这里！！！  
22: aload\_2  
23: athrow  
24: return

**执行同步代码块后首先要先执行monitorenter指令，退出的时候monitorexit指令**。通过分析之后可以看出，使用Synchronized进行同步，其关键就是**必须要对对象的监视器monitor进行获取，当线程获取monitor后才能继续往下执行，否则就只能等待**。而这个获取的过程是互斥的，即**同一时刻只有一个线程能够获取到monitor**。是否注意到上述字节码中包含**一个monitorenter指令以及多个monitorexit指令**。这是因为Java虚拟机需要确保所获得的锁在**正常执行路径，以及异常执行路径上**都能够被解锁。

public synchronized void foo();
    	descriptor: ()V
    	flags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED // look!!!!!
    	Code:
    	stack=2, locals=1, args_size=1
    	0: getstatic #5 // Field
    	java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
    	3: ldc #6 // String hello world
    	5: invokevirtual #7 // Method
    	java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
    	8: return
    	LineNumberTable:
    	line 9: 0
    	line 10: 8
    }

**monitorenter 和 monitorexit 操作所对应的锁对象是隐式的**。对于实例方法来说，这两个操作对应的锁对象是 this；对于静态方法来说，这两个操作对应的锁对象则是所在类的 Class 实例。关于 monitorenter 和monitorexit 的作用，我们可以抽象地理解为**每个锁对象拥有一个锁计数器和一个指向持有该锁的线程的指针**。  
当执行 monitorenter 时，**如果目标锁对象的计数器为 0，那么说明它没有被其他线程所持有**。在这个情况下，Java 虚拟机会将该锁对象的持有线程设置为当前线程，并且将其计数器加 1。在目标锁对象的计数器不为 0 的情况下，如果锁对象的持有线程是当前线程，那么 Java 虚拟机可以将其计数器加 1，否则需要等待，直至持有线程释放该锁。**当执行 monitorexit 时，Java 虚拟机则需将锁对象的计数器减 1**。当计数器减为 0 时，那便代表该锁已经被释放掉了。之所以采用这种计数器的方式，是为了允许同一个线程重复获取同一把锁。

举个例子，如果一个 Java类中拥有多个 synchronized 方法，那么这些方法之间的相互调用，不管是直接的还是间接的，都会涉及对同一把锁的重复加锁操作。因此，我们需要设计这么一个**可重入的特性**，来避免编程里的隐式约束。

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