组成
Java虚拟机支持两种同步结构:方法级的同步和方法内部一段指令序列的同步,这两种同步都是使用monitor来支持的。
一、方法级的同步
1.1、说明
方法级的同步:是隐式的,即无须通过字节码指令来控制,它实现在方法调用和返回操作之中。虚拟机可以从方法常量池的方法表结构中的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志得知一个方法是否声明为同步方法;
当调用方法时,调用指令将会检查方法的ACC_SYNCHRONIZED访问标志是否设置。
- 如果设置了,执行线程将先持有同步锁,然后执行方法。最后在方法完成(无论是正常完成还是非正常完成〉时释放同步锁。
- 在方法执行期间,执行线程持有了同步锁,其他任何线程都无法再获得同一个锁。
- 如果一个同步方法执行期间抛出了异常,并且在方法内部无法处理此异常,那这个同步方法所持有的锁将在异常抛到同步方法之外时自动释放。
1.2、举例
这段代码和普通的无同步操作的代码没有什么不同,没有使用monitorenter和monitorexit进行同步区控制。这是因为,对于同步方法而言,当虚拟机通过方法的访问标示符判断是一个同步方法时,会自动在方法调用前进行加锁,当同步方法执行完毕后,不管方法是正常结束还是有异常抛出,均会由虚拟机释放这个锁。因此,对于同步方法而言,monitorenter和monitorexit指令是隐式存在的,并未直接出现在字节码中。
加了synchronized后字节码指令上是没有体现的,主要是在方法描述的访问标识中会有synchronized的信息
二、方法内指定指令序列的同步
2.1、说明
同步一段指令集序列:通常是由java中的synchronized语句块来表示的。jvm的指令集有 monitorenter和monitorexit 两条指令来支持synchronized关键字的语义。
当一个线程进入同步代码块时,它使用monitorenter指令请求进入。如果当前对象的监视器计数器为0,则它会被准许进入,若为1,则判断持有当前监视器的线程是否为自己,如果是,则进入,否则进行等待,直到对象的监视器计数器为0,才会被允许进入同步块。
当线程退出同步块时,需要使用monitorexit声明退出。在Java虚拟机中,任何对象都有一个监视器与之相关联,用来判断对象是否被锁定,当监视器被持有后,对象处于锁定状态。
指令monitorenter和monitorexit在执行时,都需要在操作数栈顶压入对象,之后monitorenter和monitorexit的锁定和释放都是针对这个对象的监视器进行的。
下图展示了监视器如何保护临界区代码不同时被多个线程访问,只有当线程4离开临界区后,线程1、2、3才有可能进入。
2.1、举例
在执行monitorenter时会在obj的对象头中的锁状态标识,是将0改成1,monitorexit是将1改成0
当在锁住的时候出现异常,在异常处理中系统会自动释放锁
编译器必须确保无论方法通过何种方式完成,方法中调用过的每条monitorenter指令都必须执行其对应的monitorexit指令,而无论这个方法是正常结束还是异常结束。
为了保证在方法异常完成时monitorenter和monitorexit指令依然可以正确配对执行,编译器会自动产生一个异常处理器,这个异常处理器声明可处理所有的异常,它的目的就是用来执行monitorexit指令