前言

在 Java并发编程(四)——synchronized关键字实现加锁 中我们学习了在并发场景下最简单的同步方式就是利用 synchronized 关键字来修饰代码块或者修饰一个方法，那么这部分被保护的代码，在同一时刻就最多只有一个线程可以运行，而 synchronized 的背后正是利用 monitor 锁实现的。

所以首先我们来看下获取和释放 monitor 锁的时机，每个 Java 对象都可以用作一个实现同步的锁，这个锁也被称为内置锁或 monitor 锁，获得 monitor 锁的唯一途径就是进入由这个锁保护的同步代码块或同步方法，线程在进入被 synchronized 保护的代码块之前，会自动获取锁，并且无论是正常路径退出，还是通过抛出异常退出，在退出的时候都会自动释放锁。

代码示例：

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public synchronized void method() {
    --method body
}

为了方便理解其背后的原理，我们把上面这段代码改写为下面这种等价形式的伪代码:

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public void method() {
    this.intrinsicLock.lock();
    try{
        --method body
    }

    finally {
        this.intrinsicLock.unlock();
    }
}

在这种写法中，进入 method 方法后，立刻添加内置锁，并且用 try 代码块把方法保护起来，最后用 finally 释放这把锁，这里的 intrinsicLock 就是 monitor 锁。

JVM 实现 synchronized 方法和 synchronized 代码块的细节是不一样的，下面我们分别来看一下两者的实现。

synchronized同步代码块

编写一个Java文件,命名为SynTest：

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public class SynTest {
    public void synBlock(){
        synchronized (this){
            System.out.println("test");
        }
    }
}

然后在Windows下cd命令进入该文件所在目录，使用javac进行编译成class文件

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javac SynTest.java

然后使用javap命令可以看到对应的反汇编内容：

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javap -verbose SynTest.class

我们需要关注下monitorenter指令和monitorexit指令，可以把执行 monitorenter 理解为加锁，执行 monitorexit 理解为释放锁。可以看到一个monitorenter对应两个monitorexit指令，

这是因为monitorenter 指令被插入到同步代码块的开始位置，而 monitorexit 需要插入到方法正常结束处和异常处两个地方，这样就可以保证抛异常的情况下也能释放锁

执行 monitorenter 理解为加锁，执行 monitorexit 理解为释放锁，每个对象维护着一个记录着被锁次数的计数器。未被锁定的对象的该计数器为 0。

monitorenter

执行 monitorenter 的线程尝试获得 monitor 的所有权，会发生以下这三种情况之一：

  1. 如果该 monitor 的计数为 0，则线程获得该 monitor 并将其计数设置为 1。然后，该线程就是这个 monitor 的所有者。

  2. 如果线程已经拥有了这个 monitor ，则它将重新进入，并且累加计数。

  3. 如果其他线程已经拥有了这个 monitor，那个这个线程就会被阻塞，直到这个 monitor 的计数变成为 0，代表这个 monitor 已经被释放了，于是当前这个线程就会再次尝试获取这个 monitor。

monitorexit

monitorexit 的作用是将 monitor 的计数器减 1，直到减为 0 为止。代表这个 monitor 已经被释放了，已经没有任何线程拥有它了，也就代表着解锁，所以，其他正在等待这个 monitor 的线程，此时便可以再次尝试获取这个 monitor 的所有权。

synchronized同步方法

同样的编写一个SynTest类，里面编写一个synBlock方法，该方法加上synchronized关键字：

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public class SynTest {
    public synchronized void synBlock(){
            System.out.println("test");
    }
}

经过编译及反汇编得到指令如下：

可以看出，被 synchronized 修饰的方法会有一个 ACC_SYNCHRONIZED 标志。当某个线程要访问某个方法的时候，会首先检查方法是否有 ACC_SYNCHRONIZED 标志，如果有则需要先获得 monitor 锁，然后才能开始执行方法，方法执行之后再释放 monitor 锁。其他方面， synchronized 方法和刚才的 synchronized 代码块是很类似的，例如这时如果其他线程来请求执行方法，也会因为无法获得 monitor 锁而被阻塞。

总结

我们深入了解了synchronized关键字的底层原理，synchronized同步代码块和方法的底层实现有些许的区别，同步代码块是通过monitorenter和monitorexit指令，同步方法是通过叫ACC_SYNCHRONIZED的flag修饰符来实现。其他方面比如维护被锁次数的计数器原理都是类似的。