Java多线程复习与巩固(四)--synchronized的实现

来源：互联网发布：日上免税店有mac吗编辑：程序博客网时间：2024/05/29 06:37

小小的回顾

在上一篇文章的例子中有一个Counter类：

static class Counter {    private int c = 0;    public void increment() { c++; }    public void decrement() { c--; }    public int value() { return c; }}

为了实现线程同步我们使用了synchronized关键字，而synchronized关键字有两种用法：

同步方法：

static class Counter {private int c = 0;public synchronized void increment() { c++; }public synchronized void decrement() { c--; }public int value() { return c; }}

同步代码块：

static class Counter {private int c = 0;public void increment() { synchronized(this){c++;} }public void decrement() { synchronized(this){c--;} }public int value() { return c; }}

反编译代码

我们把上面三段代码反编译一下，并取出increment和decrement两个方法的反编译代码：

未加同步

 public void increment();   descriptor: ()V   flags: ACC_PUBLIC   Code:     stack=3, locals=1, args_size=1        0: aload_0        1: dup        2: getfield      #2                  // Field c:I        5: iconst_1        6: iadd        7: putfield      #2                  // Field c:I       10: return     LineNumberTable:       line 3: 0 public void decrement();   descriptor: ()V   flags: ACC_PUBLIC   Code:     stack=3, locals=1, args_size=1        0: aload_0        1: dup        2: getfield      #2                  // Field c:I        5: iconst_1        6: isub        7: putfield      #2                  // Field c:I       10: return     LineNumberTable:       line 4: 0

同步方法

 public synchronized void increment();   descriptor: ()V   flags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED   Code:     stack=3, locals=1, args_size=1        0: aload_0        1: dup        2: getfield      #2                  // Field c:I        5: iconst_1        6: iadd        7: putfield      #2                  // Field c:I       10: return     LineNumberTable:       line 3: 0 public synchronized void decrement();   descriptor: ()V   flags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED   Code:     stack=3, locals=1, args_size=1        0: aload_0        1: dup        2: getfield      #2                  // Field c:I        5: iconst_1        6: isub        7: putfield      #2                  // Field c:I       10: return     LineNumberTable:       line 4: 0

同步代码块

 public void increment();   descriptor: ()V   flags: ACC_PUBLIC   Code:     stack=3, locals=3, args_size=1        0: aload_0        1: dup        2: astore_1        3: monitorenter        4: aload_0        5: dup        6: getfield      #2                  // Field c:I        9: iconst_1       10: iadd       11: putfield      #2                  // Field c:I       14: aload_1       15: monitorexit       16: goto          24       19: astore_2       20: aload_1       21: monitorexit       22: aload_2       23: athrow       24: return     Exception table:        from    to  target type            4    16    19   any           19    22    19   any     LineNumberTable:       line 3: 0     StackMapTable: number_of_entries = 2       frame_type = 255 /* full_frame */         offset_delta = 19         locals = [ class Counter, class java/lang/Object ]         stack = [ class java/lang/Throwable ]       frame_type = 250 /* chop */         offset_delta = 4 public void decrement();   descriptor: ()V   flags: ACC_PUBLIC   Code:     stack=3, locals=3, args_size=1        0: aload_0        1: dup        2: astore_1        3: monitorenter        4: aload_0        5: dup        6: getfield      #2                  // Field c:I        9: iconst_1       10: isub       11: putfield      #2                  // Field c:I       14: aload_1       15: monitorexit       16: goto          24       19: astore_2       20: aload_1       21: monitorexit       22: aload_2       23: athrow       24: return     Exception table:        from    to  target type            4    16    19   any           19    22    19   any     LineNumberTable:       line 4: 0     StackMapTable: number_of_entries = 2       frame_type = 255 /* full_frame */         offset_delta = 19         locals = [ class Counter, class java/lang/Object ]         stack = [ class java/lang/Throwable ]       frame_type = 250 /* chop */         offset_delta = 4

Oracle官网和维基百科有相关指令的介绍

通过看底层字节码，可以看出以下几点：

普通方法和synchronized方法在方法内部没有任何区别，仅仅是synchronized方法比普通方法多了一个ACC_SYNCHRONIZED标志位，该标志位表示访问该方法需要同步访问(synchronized access)
synchronized同步代码块中由于要加载this引用，多了很多指令，而关键的两个指令是monitorenter，monitorexit。

Oracle官网提供的JVM规范中对monitorenter和monitorexit有以下介绍：

monitorenter指令用于进入对象的monitor监视器，该指令的操作数是栈中的对象引用(objectref)，这个对象引用必须是引用类型，不能使基本类型。每个对象都关联着一个monitor监视器，当且仅当monitor监视器有线程所有者(owner)才会被锁住，线程通过执行monitorenter指令尝试获取对象关联的monitor监视器的拥有权：

如果一个对象(objectref)关联的monitor监视器的entry进入次数为0，该线程进入monitor监视器并将它的entry进入次数设置为1。该线程则是monitor的所有者。
如果一个线程已经拥有对象(objectref)关联的monitor监视器，就让它再次进入该monitor监视器，并将entry进入次数加一。
如果另一个线程已经拥有了对象(objectref)关联的monitor监视器，那么该线程将会阻塞，直到monitor监视器的entry进入次数为0时再次尝试获取所有权。

注意：

如果引用对象为null，monitorenter指令将会抛出空指针异常。
monitorenter指令可以配合monitorexit指令来实现synchronized代码块。虽然它们提供了锁定语义，但在synchronized方法中并不会执行这两个指令，而是在调用synchronized方法时monitor进入，在方法返回时monitor退出。
Java的同步机制除了要实现monitorenter和monitorexit这样的操作，还应该包括等待monitor监视器(Object.wait)，通知等待monitor监视器的其他线程(Object.notify和Object.notifyAll)。JVM指令中不会提供这些操作的支持。

monitorexit用于退出对象的monitor监视器：

执行monitorexit指令的线程必须是该monitor监视器的所有者。执行该指令时，该线程会将monitor的entry进入次数减一。如果entry进入次数的结果为0，该线程将退出monitor不再是它的所有者。其他进入monitor的阻塞线程可以尝试获取该monitor监视器。

JVM规范文档说的非常清楚明白，synchronized关键字是由monitor监视器实现的。

操作系统中经常把monitor称为“管程”

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