并发编程讲解（一）

● Synchronization的底层实现概述

Java虚拟机的同步（Synchronized）是基于进入和退出管理对象（monitor）实现的。同步方法并不是由monitor enter和monitor exit指令来实现同步的，而是由方法调用指令读取运行时常量池中的方法的ACC_SYNCHRONIZED标志来隐式实现的。

注：monitor enter 和 monitor exit 指令是C语言的内容。

● 对象的内存模型

● 对象组成介绍

对象头：存储对象的 hashCode、锁信息或分代年龄或 GC 标志，类型指针指向对象的类元数据，JVM 通过这个指针确定该对象是哪个类的实例等信息。

实例变量：存放类的属性数据信息，包括父类的属性信息。

填充数据：由于虚拟机要求对象起始地址必须是 8 字节的整数倍。填充数据不是必须存在的，仅仅是为了字节对齐。

● 加锁时的流程

当执行 synchronized 同步方法或同步代码块时，会在对象头中记录锁标记，锁标记指向的是 monitor 对象（也称为管程或监视器锁）的起始地址来记录锁信息。每个对象都存在着一个 monitor 与之关联，对象与其 monitor 之间的关系有存在多种实现方式，如 monitor 可以与对象一起创建销毁或当线程试图获取对象锁时自动生成，但当一个 monitor 被某个线程持有后，它便处于锁定状态。

另外的线程想获取对象头中的锁信息的时候，会发现对象头中已经记录一把锁（monitor），他就获取不到。monitor是互斥的，对象头记录的monitor就不会分配给其他线程了，此时这个线程就会进入阻塞状态。当执行中的线程发生异常，或者是释放锁标记，对象头的锁信息就会释放它记录的monitor。阻塞状态的线程就会弹出来一同争夺，重新在锁信息中记录monitor。

ObjectMonitor(java的monitor的实现)中有两个队列，_WaitSet 和 _EntryList，以及_Owner标记。其中WaitSet是用于管理等待队列(wait)线程的，EntryList 是用于管理锁池阻塞线程的，_Owner 标记用于记录当前执行线程。

● 线程状态流程

当多线程并发访问同一个同步代码时，首先会进入EntryList，当线程获取锁标记后，monitor 中的Owner 记录此线程，并在 monitor 中的计数器执行递增计算（+1），代表锁定，其他线程在EntryList 中继续阻塞。若执行线程调用 wait 方法，则 monitor 中的计数器执行赋值为 0 计算，并将Owner 标记赋值为 null，代表放弃锁，执行线程进入WaitSet 中阻塞。若执行线程调用 notify/notifyAll 方法，WaitSet 中的线程被唤醒，进入EntryList 中阻塞，等待获取锁标记。若执行线程的同步代码执行结束，同样会释放锁标记，monitor 中的Owner标记赋值为 null，且计数器赋值为 0 计算。

● 什么是锁的重入

在 Java 中，同步锁是可以重入的。只有同一线程调用同步方法或执行同步代码块，对同一个对象加锁时才可重入。当线程持有锁时，会在 monitor 的计数器中执行递增计算，若当前线程调用其他同步代码，且同步代码的锁对象相同时，monitor 中的计数器继续递增。每个同步代码执行结束，monitor 中的计数器都会递减，直至所有同步代码执行结束，monitor 中的计数器为 0 时，释放锁标记，_Owner 标记赋值为 null。