JAVA锁介绍(超级详细)

之前的文章中介绍了JAVA中一些并发锁使用方法以及里面的介绍。同时之后还介绍了字节码的操作码，让大家先了解下里面的指令，我这里也是从表面中去讲解下锁底层操作码的实现。

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锁对象程序：

package com.montos.detail;
public class SynchronizedDemo {
	public static void main(String[] args) {
		SynchronizedDemo demo = new SynchronizedDemo();
		demo.demo();
	}
	public void demo() {
		synchronized (this) {
			System.out.println("this is demo");
		}
	}
}

对其反编译：

public class com.montos.detail.SynchronizedDemo {
  public com.montos.detail.SynchronizedDemo();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: new           #2                  // class com/montos/detail/SynchronizedDemo
       3: dup
       4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
       7: astore_1
       8: aload_1
       9: invokevirtual #4                  // Method demo:()V
      12: return
  public void demo();
    Code:
       0: aload_0
       1: dup
       2: astore_1
       3: monitorenter
       4: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       7: ldc           #6                  // String this is demo
       9: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      12: aload_1
      13: monitorexit
      14: goto          22
      17: astore_2
      18: aload_1
      19: monitorexit
      20: aload_2
      21: athrow
      22: return
    Exception table:
       from    to  target type
           4    14    17   any
          17    20    17   any
}

复制代码查看上面反编译的结果，我们可以看到反编译里面是存在monitorenter以及monitorexit的操作码，这两个操作码的作用就是:

monitorenter：每个对象都是一个监视器锁（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：

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；
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；
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。

从而达到线程之间的串行执行，同时我可以看到里面有两次monitorexit操作码:第1次为同步正常退出释放锁；第2次为发生异步退出释放锁；这上面锁住的就是this。

锁方法程序：

public class SynchronizedDemo {
	public synchronized void method() {
		System.out.println("this is demo");
	}
}

反编译：

public com.montos.detail.SynchronizedDemo();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
  public synchronized void method();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         3: ldc           #3                  // String this is demo
         5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
         8: return
      LineNumberTable:
        line 5: 0
        line 6: 8

通过上面反编译，我们发现没有之前的两个操作码了，多出来的是有标识ACC_SYNCHRONIZED，这里其实也是通过上面两个操作码完成的。这个方法也只是比普通的方法在常量池中多了ACC_SYNCHRONIZED字段。

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。

上面的两种操作本质上没有区别，只是方法的同步是一种隐式方式操作的，两个指令的执行是JVM通过调用操作系统的互斥原语mutex来实现，被阻塞的线程会被挂起、等待重新调度，会导致“用户态和内核态”两个态之间来回切换，对性能有较大影响。

锁定关键点：

对象在内存中布局主要有:对象头，实例数据以及对齐填充。

实例数据：存放类的属性数据信息，包括父类的属性信息；
对齐填充：由于虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍。填充数据不是必须存在的，仅仅是为了字节对齐；
对象头：Java对象头一般占有2个机器码（在32位虚拟机中，1个机器码等于4字节，也就是32bit，在64位虚拟机中，1个机器码是8个字节，也就是64bit），但是如果对象是数组类型，则需要3个机器码，因为JVM虚拟机可以通过Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是无法从数组的元数据来确认数组的大小，所以用一块来记录数组长度。

Synchronized用的锁就是存在Java对象头里的，那么什么是Java对象头呢？Hotspot虚拟机的对象头主要包括两部分数据：Mark Word（标记字段）、Class Pointer（类型指针）。其中 Class Pointer是对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例，Mark Word用于存储对象自身的运行时数据，它是实现轻量级锁和偏向锁的关键。

这里面我们主要注意的是Mark Word这个存储结构。
在这里插入图片描述

每一个Java对象创建出来就带了一把看不见的锁，它叫做内部锁或者Monitor锁。Monitor对象存在于每个Java对象的对象头Mark Word中（存储的指针的指向），Synchronized锁便是通过这种方式获取锁的，也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因，同时notify/notifyAll/wait等方法会使用到Monitor锁对象，所以必须在同步代码块中使用。

JAVA锁介绍(超级详细)

锁对象程序：

锁方法程序：

锁定关键点：

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