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Java程序员必会Synchronized底层原理剖析

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synchronized作为Java程序员最常用同步工具，很多人却对它的用法和实现原理一知半解，以至于还有不少人认为synchronized是重量级锁，性能较差，尽量少用 。
但不可否认的是synchronized依然是并发首选工具，连volatile、CAS、ReentrantLock都无法动摇synchronized的地位 。synchronized是工作面试中的必备技能，今天就跟着一灯一块深入剖析synchronized的底层原理 。
1. synchronized作用synchronized是Java提供一种隐式锁，无需开发者手动加锁释放锁 。保证多线程并发情况下数据的安全性，实现了同一个时刻只有一个线程能访问资源，其他线程只能阻塞等待，简单说就是互斥同步 。
2. synchronized用法先看一下synchronized有哪几种用法？
使用位置被锁对象示例代码实例方法实例对象public synchronized void method() {……}静态方法class类public static synchronized void method() {……}实例对象实例对象public void method() {Object obj = new Object();synchronized (obj) {……}}类对象class类public void method() {synchronized (Demo.class) {……}}this关键字实例对象public void method() {synchronized (this) {……}}可以看到被锁对象只要有两种，实例对象和class类 。

  • 由于静态方法可以通过类名直接访问，所以它跟直接加锁在class类上是一样的 。
  • 当在实例方法、实例对象、this关键字上面加锁的时候，锁定范围都是当前实例对象 。
  • 实例对象上面的锁和class类上面的锁，两者不互斥 。
3. synchronized加锁原理当我们使用synchronized在方法和对象上加锁的时候，Java底层到底怎么实现加锁的？
当在类对象上加锁的时候，也就是在class类加锁，代码如下：
/** * @author 一灯架构 * @apiNote Synchronized示例 **/public class SynchronizedDemo {public void method() {synchronized (SynchronizedDemo.class) {System.out.println("Hello world!");}}}反编译一下，看一下源码实现：
Java程序员必会Synchronized底层原理剖析

文章插图
可以看到，底层是通过monitorenter和monitorexit两个关键字实现的加锁与释放锁，执行同步代码之前使用monitorenter加锁，执行完同步代码使用monitorexit释放锁，抛出异常的时候也是用monitorexit释放锁 。
写成伪代码，类似下面这样：
【Java程序员必会Synchronized底层原理剖析】/** * @author 一灯架构 * @apiNote Synchronized示例 **/public class SynchronizedDemo {public void method() {try {monitorenter 加锁;System.out.println("Hello world!");monitorexit 释放锁;} catch (Exception e) {monitorexit 释放锁;}}}当在实例方法上加锁，底层是怎么实现的呢？代码如下：
/** * @author 一灯架构 * @apiNote Synchronized示例 **/public class SynchronizedDemo {public static synchronized void method() {System.out.println("Hello world!");}}再反编译看一下底层实现：
Java程序员必会Synchronized底层原理剖析

文章插图
这次只使用了一个ACC_SYNCHRONIZED关键字，实现了隐式的加锁与释放锁 。其实无论是ACC_SYNCHRONIZED关键字，还是monitorenter和monitorexit，底层都是通过获取monitor锁来实现的加锁与释放锁 。
而monitor锁又是通过ObjectMonitor来实现的，虚拟机中ObjectMonitor数据结构如下（C++实现的）：
ObjectMonitor() {_header= NULL;_count= 0; // WaitSet 和 EntryList 的节点数之和_waiters= 0,_recursions= 0; // 重入次数_object= NULL;_owner= NULL; // 持有锁的线程_WaitSet= NULL; // 处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet_WaitSetLock= 0 ;_Responsible= NULL ;_succ= NULL ;_cxq= NULL ; // 多个线程争抢锁，会先存入这个单向链表FreeNext= NULL ;_EntryList= NULL ; // 处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表_SpinFreq= 0 ;_SpinClock= 0 ;OwnerIsThread = 0 ;}

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