【多线程面试题十四】、说一说synchronized的底层实现原理

简介: 这篇文章解释了Java中的`synchronized`关键字的底层实现原理,包括它在代码块和方法同步中的实现方式,以及通过`monitorenter`和`monitorexit`指令以及`ACC_SYNCHRONIZED`访问标志来控制线程同步和锁的获取与释放。

面试官:说一说synchronized的底层实现原理**

参考答案:

一、synchronized作用在代码块时,它的底层是通过monitorenter、monitorexit指令来实现的。

  • 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持有者。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。
    monitorexit指令出现了两次,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。

二、方法的同步并没有通过 monitorenter 和 monitorexit 指令来完成,不过相对于普通方法,其常量池中多了 ACC_SYNCHRONIZED 标示符。JVM就是根据该标示符来实现方法的同步的:

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。

三、总结

两种同步方式本质上没有区别,只是方法的同步是一种隐式的方式来实现,无需通过字节码来完成。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。

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