想會用synchronized鎖，先掌握底層核心原理-有解無憂

摘要：synchronized鎖修飾方法和代碼塊時底層實作上是一樣的，但是在修飾方法時，不需要JVM編譯出的位元組碼完成加鎖操作，而synchronized在修飾代碼塊時，是通過編譯出來的位元組碼生成的monitorenter和monitorexit指令來實作的，

本文分享自華為云社區《Synchronized底層核心原理》，作者：小威要向諸佬學習呀，

synchronized鎖用于同步實體方法，同步靜態方法和同步代碼塊，自從Java1.6開始，就對synchronized鎖進行了很多方面的優化，對其引入了偏向鎖，輕量級鎖，適應性自旋鎖，鎖粗化，鎖消除等各種技術方面的優化，

synchronized鎖是基于monitor鎖實作的，因此在講解synchronized鎖之前，有必要了解一下monitor鎖，

monitor鎖的原理

monitor，在中文中有監視器的意思，當創建物件時，每一個創建出來的物件都會關聯一個monitor物件，對于一個java物件，當拿到這個monitor物件時，這個monitor物件就會處于鎖定的狀態，其他物件不會再獲取，synchronized鎖的本質就是基于進入和退出monitor物件實作的同步方法和同步代碼塊，

這里首先解釋一下wait，notify，notifyAll等方法的各個作用：

wait方法會讓進入object監視器的執行緒進入到WaitSet集合中等待；
notify方法會使在object上正在WaitSet集合上等待的執行緒中挑一個喚醒執行緒；
notifyAll方法會讓正在WaitSet集合中等待的執行緒全部喚醒，

而對于monitor，它是基于ObjectMonitor實作的，ObjectMonitor的主要資料結構包括：

owner：owner原本的值為null，它用來指向獲取到ObjectMonitor物件的執行緒，當一個執行緒獲取到ObjectMonitor物件時，這個ObjectMonitor物件就會存盤在當前物件的物件頭中的Mark
Word中，

WaitSet，這個是ObjectMonitor中的一個集合，同時WaitSet與wait()方法有關，當Owner執行緒發現條件不滿足時，會呼叫wait方法，使執行緒進入WaitSet集合中變為WAITING狀態，

EntryList，也是ObjectMonitor中的一個集合，同時EntryList與notify()，notifyAll()方法有關，WAITING狀態下的執行緒會在Owner執行緒呼叫notify()或notifyAll()等方法時喚醒，但是喚醒之后并不代表著執行緒會立即拿到鎖資源，而是需要進入EntryList集合中進行競爭，

模擬多執行緒情況下，同時訪問一個被synchronized鎖修飾方法時，在JVM底層中的流程如下·：

執行緒進入EntryList集合時，如果某個執行緒獲取到monitor物件時，這個執行緒會進入owner中，同時會把monitor物件中的owner變數復制為當前的執行緒（拿到monitor物件的這個），并且會把monitor物件中的count變數值+1，
如果執行緒呼叫wait方法，當前的執行緒就會釋放拿到的monitor物件，并且會把monitor物件中的owner變數值設為null，并且count的值-1，最后，當前執行緒會進入到WaitSet集合中等待，等候再次被喚醒，
如果是獲得monitor物件的執行緒執行任務完成后，也會進行上面的一系列操作，但不會到WaitSet集合中等待了，因為任務已經執行完了，

synchronized修飾方法

前面說到synchronized鎖是基于monitor鎖實作的，當synchronized鎖修飾方法時，被此鎖修飾的方法會比普通方法的常量池中多一個ACC_SYNCHRONIZED識別符號，當執行緒呼叫了被synchronized鎖修飾的方法時，會檢查方法中是否設定了此識別符號，

如果設定了ACC_SYNCHRONIZED識別符號，那么當前的執行緒會首先獲取monitor鎖物件，然后執行同步代碼中的方法，完成后會釋放monitor物件，當然，在多執行緒情況下，只有一個執行緒能夠獲取此monitor物件，并且在該執行緒釋放monitor物件之前，其他執行緒無法獲取此monitor物件，因此在同一時刻，只能有一個執行緒拿到相同物件的synchronized鎖資源，

而當synchronized鎖修飾代碼塊時，與synchronized修飾方法略有不同，接下來詳細講解synchronized修飾代碼塊的情況，

synchronized修飾代碼塊

當synchronized鎖修飾代碼塊時，synchronized關鍵字會被編譯成monitorenter和monitorexit兩條指令，其中，monitorenter會放在代碼塊的前面，而monitorexit會放在代碼塊的后面，

對于monitorenter指令：

每個物件都擁有一個monitor，當monitor被占用時，就會處于鎖定狀態，執行緒執行monitorenter指令時會獲取monitor的所有權，

當monitor計數為0時，說明該monitor還未被鎖定，此時執行緒會進入monitor并將monitor的計數器設為1，并且該執行緒就是monitor的所有者，

如果此執行緒已經獲取到了monitor鎖，再重新進入monitor鎖的話，那么會將計時器count的值加1，

如果有執行緒已經占用了monitor鎖，此時有其他的執行緒來獲取鎖，那么此執行緒將進入阻塞狀態，待monitor的計時器count變為0，這個執行緒才會獲取到monitor鎖，

對于monitorexit指令：

首先，只有拿到了monitor鎖物件的執行緒才會執行monitorexit指令，

其次就是，在執行monitorexit指令時，計時器count的值會減1，當count的值減到0時，當前的執行緒才會退出monitor，此時的執行緒不再是monitor的所有者，當然執行后，其他執行緒可以獲取當前monitor鎖的所有權，

通過對簡單代碼進行反編譯來舉例：

public class SynchronizedTest {
 public void synchronize(){
 synchronized (this){
 System.out.println("hello world");
 }
 }
}

執行 javap -c SynchronizedTest.class指令得到以下位元組碼：

public class Synchronized.SynchronizedTest {
 public Synchronized.SynchronizedTest();
    Code:
 0: aload_0
 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
 4: return
 public void synchronize();
    Code:
 0: aload_0
 1: dup
 2: astore_1
 3: monitorenter
 4: getstatic     #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 7: ldc           #3 // String hello world
 9: invokevirtual #4 // 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
}

由上述編碼可以看出，在synchronized修飾的代碼塊中，存在有monitorenter指令和monitorexit指令，

synchronized鎖總結

因此，由以上可以得出，synchronized鎖修飾方法和代碼塊時底層實作上是一樣的，但是在修飾方法時，不需要JVM編譯出的位元組碼完成加鎖操作，而synchronized在修飾代碼塊時，是通過編譯出來的位元組碼生成的monitorenter和monitorexit指令來實作的，

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標籤：Java

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