Java中synchronized的实现原理

Java中多线程是非常重要的一部分，包括有线程的同步、线程的互斥、线程间通信等，这次说一下线程同步中的synchronized关键字

synchronized是Java中的一个关键字，也是一种同步锁。这个关键字主要作用包括以下几个方面：
1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，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。

本文主要想来介绍一下Synchronized的原理：

1.Synchronized修饰代码块的原理：

先通过反编译下面的代码来看看Synchronized是如何实现对代码块进行同步的：

package com.paddx.test.concurrent;public class SynchronizedDemo {    public void method() {        synchronized (this) {            System.out.println("Method 1 start");        }    }}

反编译结果如下：

其中最重要的两条指令已经标出：
monitorenter ：
每个对象有一个监视器锁（monitor）。当monitor被占用时就会处于锁定状态，线程执行monitorenter指令时尝试获取monitor的所有权，过程如下：
1、如果monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后将进入数设置为1，该线程即为monitor的所有者。
2、如果线程已经占有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数加1.
3.如果其他线程已经占用了monitor，则该线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0，再重新尝试获取monitor的所有权。

monitorexit：
执行monitorexit的线程必须是objectref所对应的monitor的所有者。
指令执行时，monitor的进入数减1，如果减1后进入数为0，那线程退出monitor，不再是这个monitor的所有者。其他被这个monitor阻塞的线程可以尝试去获取这个 monitor 的所有权。

Synchronized的语义底层是通过一个monitor的对象来完成，也就是使用monitorenter和monitorexit指令实现的。其实wait/notify等方法也依赖于monitor对象，这就是为什么只有在同步的块或者方法中才能调用wait/notify等方法，否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException的异常的原因。

2.Synchronized修饰方法的原理：

同样来看一下同步方法的反编译结果：
package com.paddx.test.concurrent;

public class SynchronizedMethod {    public synchronized void method() {        System.out.println("Hello World!");    }}

结果如下：

从反结果来看，方法的同步并没有通过指令monitorenter和monitorexit来完成，而依靠的是方法修饰符上的ACC_SYNCHRONIZED标示符实现。

JVM就是根据该标示符来实现方法的同步的：当方法调用时，调用指令将会检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志是否被设置，如果设置了，执行线程将先获取monitor，获取成功之后才能执行方法体，方法执行完后再释放monitor。在方法执行期间，其他任何线程都无法再获得同一个monitor对象。 其实本质上没有区别，只是方法的同步是一种隐式的方式来实现，无需通过字节码来完成。

在多线程并发编程中Synchronized一直是元老级角色，很多人都会称呼它为重量级锁，但是随着Java SE1.6对Synchronized进行了各种优化，关于Synchronized的实现原理可以通过其他文章进行更近一步的了解