《深入拆解Java虚拟机》学习笔记 Day13 -- 关键字synchronized

71 阅读3分钟

可以利用 synchronized 关键字来对程序进行加锁。它既可以用来声明一个 synchronized 代码块,也可以直接标记静态方法或者实例方法。

synchronized代码块

当声明 synchronized 代码块时,编译而成的字节码将包含 monitorenter 和 monitorexit 指令。这两种指令均会消耗操作数栈上的一个引用类型的元素(也就是 synchronized 关键字括号里的引用),作为所要加锁解锁的锁对象。


  public void foo(Object lock) {
    synchronized (lock) {
      lock.hashCode();
    }
  }
  // 上面的Java代码将编译为下面的字节码
  public void foo(java.lang.Object);
    Code:
       0: aload_1
       1: dup
       2: astore_2
       3: monitorenter
       4: aload_1
       5: invokevirtual java/lang/Object.hashCode:()I
       8: pop
       9: aload_2
      10: monitorexit
      11: goto          19
      14: astore_3
      15: aload_2
      16: monitorexit
      17: aload_3
      18: athrow
      19: return
    Exception table:
       from    to  target type
           4    11    14   any
          14    17    14   any

synchronized标记方法

当用 synchronized 标记方法时,你会看到字节码中方法的访问标记包括 ACC_SYNCHRONIZED。该标记表示在进入该方法时,Java 虚拟机需要进行 monitorenter 操作。而在退出该方法时,不管是正常返回,还是向调用者抛异常,Java 虚拟机均需要进行 monitorexit 操作。


  public synchronized void foo(Object lock) {
    lock.hashCode();
  }
  // 上面的Java代码将编译为下面的字节码
  public synchronized void foo(java.lang.Object);
    descriptor: (Ljava/lang/Object;)V
    flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED
    Code:
      stack=1, locals=2, args_size=2
         0: aload_1
         1: invokevirtual java/lang/Object.hashCode:()I
         4: pop
         5: return

这里 monitorenter 和 monitorexit 操作所对应的锁对象是隐式的。对于实例方法来说,这两个操作对应的锁对象是 this;对于静态方法来说,这两个操作对应的锁对象则是所在类的 Class 实例。

monitorenter 和 monitorexit 锁计数器和指向持有该锁的线程的指针

关于 monitorenter 和 monitorexit 的作用,我们可以抽象地理解为每个锁对象拥有一个锁计数器和一个指向持有该锁的线程的指针。

当执行 monitorenter 时,如果目标锁对象的计数器为 0,那么说明它没有被其他线程所持有。在这个情况下,Java 虚拟机会将该锁对象的持有线程设置为当前线程,并且将其计数器加 1。

在目标锁对象的计数器不为 0 的情况下,如果锁对象的持有线程是当前线程,那么 Java 虚拟机可以将其计数器加 1,否则需要等待,直至持有线程释放该锁。

当执行 monitorexit 时,Java 虚拟机则需将锁对象的计数器减 1。当计数器减为 0 时,那便代表该锁已经被释放掉了。

之所以采用这种计数器的方式,是为了允许同一个线程重复获取同一把锁。举个例子,如果一个 Java 类中拥有多个 synchronized 方法,那么这些方法之间的相互调用,不管是直接的还是间接的,都会涉及对同一把锁的重复加锁操作。因此,我们需要设计这么一个可重入的特性,来避免编程里的隐式约束。

参考文章:gk.link/a/11VeB