内置锁在Java中被抽象为监视器锁(monitor)。在JDK 1.6之前,监视器锁可以认为直接对应底层操作系统中的互斥量(mutex)。这种同步方式的成本非常高,包括系统调用引起的内核态与用户态切换、线程阻塞造成的线程切换等。因此,后来称这种锁为“重量级锁”。在JDK1.6之前,使用synchronized是一个开销很大的操作,当然在1.6之后的版本中引入了不同级别的锁机制对synchronized底层进行了优化。
Monitor
Monitor 被翻译为监视器或管程
每个 Java 对象都可以关联一个 Monitor 对象,Monitor 也是 class,其实例存储在堆中,如果使用 synchronized 给对象上锁(重量级)之后,该对象头的 Mark Word 中就被设置指向 Monitor 对象的指针,这就是重量级锁
工作流程:
- 开始时 Monitor 中 Owner 为 null
- 当 Thread-2 执行 synchronized(obj) 就会将 Monitor 的所有者 Owner 置为 Thread-2,Monitor 中只能有一个 Owner,obj 对象的 Mark Word 指向 Monitor,把对象原有的 MarkWord 存入线程栈中的锁记录中(轻量级锁部分详解)
- 在 Thread-2 上锁的过程,Thread-3、Thread-4、Thread-5 也执行 synchronized(obj),就会进入 EntryList BLOCKED(双向链表)
- Thread-2 执行完同步代码块的内容,根据 obj 对象头中 Monitor 地址寻找,设置 Owner 为空,把线程栈的锁记录中的对象头的值设置回 MarkWord
- 唤醒 EntryList 中等待的线程来竞争锁,竞争是非公平的,如果这时有新的线程想要获取锁,可能直接就抢占到了,阻塞队列的线程就会继续阻塞
- WaitSet 中的 Thread-0,是以前获得过锁,但条件不满足进入 WAITING 状态的线程(wait-notify 机制)
注意:
- synchronized 必须是进入同一个对象的 Monitor 才有上述的效果
- 不加 synchronized 的对象不会关联监视器,不遵从以上规则
字节码层面
代码:
1 | public static void main(String[] args) { |
说明:
- 通过异常 try-catch 机制,确保一定会被解锁
- 方法级别的 synchronized 不会在字节码指令中有所体现