详解Java多线程与高并发(二)__锁的底层实现

锁的底层实现：

       由Java 虚拟机中的同步(Synchronization)基于进入和退出管程(Monitor)对象实现。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方法的 ACC_SYNCHRONIZED 标志来隐式实现的。

对象内存简图：

如上图所示，先介绍几个概念：

对象存在jvm的堆空间中，一个对象包含了对象头、实例变量、填充数据。

对象头：存储了对象的hashCode、锁信息、分代年龄、GC标志。

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。

monitor是监控器，是用来做监控的一个对象

在JVM(Htospot)中，monitor是由ObjectMonitor实现的。

ObjectMonitor中有两个队列_WaitSet和_EntryList，一个标记_Owner

_WaitSet: 用于管理等待队列线程的，即被wait方法阻塞的线程。

_EntryList: 用于管理被阻塞线程(等待持有锁)

_Owner：记录当前持有锁的线程，指向了持有该对象的线程。

注意：每个对象都存在着一个 monitor 与之关联，一一对应的关系，对象与其 monitor 之间的关系有存在多种实现方式，①monitor可以与对象一起创建销毁②当线程试图获取对象锁时自动生成。当一个 monitor 被某个线程持有后，它便处于锁定状态。

加锁机制：

        monitor监控记录多个线程。

        当多线程并发访问同一个同步代码时，首先会进入_EntryList，当一个线程获取锁标记后，对象的对象头中就记录了锁信息，对象头指向了monitor，monitor中_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，线程释放锁，monitor中的计数器执行赋值为0，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。

      注意：当多个线程想要给一个对象加锁时，monitor只和其中持有对象锁的线程一一对应，而其他阻塞的线程被记录在在monitor的_EntryList中。

 

 线程状态图：

 

锁的重入在底层是如何实现的？

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。

 

以上就是关于锁的底层实现，我的一些认识和理解，希望对你有所帮助，欢迎留言、交流、点赞、关注。谢谢！