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详解java多线程之synchronized

同步代码块/同步方法是通过synchronized关键字提供的java语言层面的线程同步工具，在编译成字节码文件后，生成对应的jvm字节码指令或标记。上一篇博客中介绍了对象锁相关知识，其中提到锁最终可能会升级为重量级锁，即对象头mark word中锁标记为10，此时，mark word中其他位指向了一个互斥量，它是一个锁对象的监视器对象，这篇文章主要介绍synchronized和监视器对象。

3.3.1 synchronized

synchronized 是一个jdk提供的可重入的，非公平的内置锁，可以分为 同步块 ， 普通同步方法 ， 静态同步方法 。

无同步

先从一个没有同步的普通对象开始

public class SynchronizedTest {
    
    private static int count;

    public int getAndIncrement() {
        return count++;
    }
}
复制代码

观察字节指令：

可以看到getAndIncrement方法就是1.加载count的值，2.与1相加，3.写回。

同步代码块
```
public class SynchronizedTest {
    
    private static int count;

    private Object lock = new Object();

    public int getAndIncrement() {
        synchronized (lock) {
            return count++;
        }
    }
}

复制代码
```
使用代码同步块，锁对象为lock，字节码指令如下：

可以看到加了synchronized同步块之后，字节码里插入了1个monitorenter，2个monitorexit指令，而且原来的代码异常会被捕获，这样在异常时都能转到异常处理指令（19行）处处理，最终退出监视器对象。
同步方法（非静态）
```
public class SynchronizedTest {
    
    private static int count;

    public synchronized int getAndIncrement() {
       return count++;
    }
}
复制代码
```
字节码指令：

可以看到同步方法，并没有在字节码中插入monitorenter,monitorexit指令，它有一个 ACC_SYNCHRONIZED 标志，在执行方法调用时，如果有此标志，则首先要获取monitor，跟同步代码块同理，此时的锁对象为方法所属对象(this)。

同步方法（静态）

public class SynchronizedTest {
    
    private static int count;

    public static synchronized int getAndIncrement() {
       return count++;
    }
}
复制代码

字节码：

静态同步方法跟普通同步方法基本相同，不同点在于它的锁对象是 Class<SynchronizedTest> 对象。

3.3.2 监视器(monitor)

监视器（或管程）是对多线程并发访问共享内存进行管理的一种方式，它封装了多线程的两个核心概念：互斥与同步（协作／通信），一个monitor对象封装了enter/exit/condition variable/wait/signal等方法和变量。

上图是MESA管程模型，可以看到线程在访问之前都要先在Entry队列排队

java中monitor与上面模型相似，但实现略有不同，每一个java对象都有一个monitor与之关联，它是实现线程同步的关键。

java monitor 机制

可以看到，java monitor同样有入口队列，等待队列，但等待队列的线程可以直接去获取锁而不需要先进入入口队列，所以synchronized是一个非公平锁实现。

再来看一下hotspot的monitor实现 objectMonitor ：

_EntryList：入口队列
WaitSet：调用wait()时的等待队列
_owner：当前持有监视器的线程
_count：获取监视器次数（暗示可重入特性），相当于信号量，对此进行（P，V）操作

任意时刻，只有一个线程处于活动状态（持有监视器），所以获取到监视器就是获取到了锁，此时，锁对象对象头mark word锁标志变成10，并指向了该监视器对象，释放了监视器就释放了锁。线程的同步（wait／notify／notifyAll）通过monitor来实现，这也是为什么wait／notify／notifyAll要放在synchronized作用范围内。

关于中断，synchronized中，等待线程是无法响应中断的（Thread.interupt()）。