synchronized 对应的内存间交互操作为:lock 和 unlock,在虚拟机实现上对应的字节码指令为 monitorenter 和 monitorexit

synchronized 关键字底层原理属于 JVM 层面。

1、synchronized同步语句块

public class SynchronizedClass(){
public void method(){
synchronized(this){
System.out.println("MY SYNCHRONIZED METHOD...")
}
}
}

通过 JDK 自带的 javap 命令查看 SynchronizedClass 类的相关字节码信息:首先切换到类的对应目录执行 javac SynchronizedClass.java 命令生成编译后的 .class 文件,然后执行 javap -c -s -v -l SynchronizedClass.class 反编译。

public class javase.thread.SynchronizedClass {
public javase.thread.SynchronizedClass();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."":()V
4: return
public void method();
Code:
0: aload_0
1: dup
2: astore_1
3: monitorenter
4: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
7: ldc #3 // String synchronized 代码块
9: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
12: aload_1
13: monitorexit
14: goto 22
17: astore_2
18: aload_1
19: monitorexit
20: aload_2
21: athrow
22: return
Exception table:
from to target type
4 14 17 any
17 20 17 any
}

从上面反编译结果可以看出:

synchronized 同步语句块的实现使用的是 monitorenter 和 monitorexit 指令,其中 monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置,monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。 当执行 monitorenter 指令时,线程试图获取锁也就是获取 monitor(monitor 对象存在于每个 Java 对象的对象头中,synchronized 锁便是通过这种方式获取锁的,也是为什么 Java 中任意对象可以作为锁的原因) 的持有权。当计数器为 0 则可以成功获取,获取后将锁计数器设为 1 也就是加 1。相应的在执行 monitorexit 指令后,将锁计数器设为 0,表明锁被释放。如果获取对象锁失败,那当前线程就要阻塞等待,直到锁被另外一个线程释放为止。如果有可重入的情况,锁计数器会持续增加

2、synchronized 修饰方法

public class SynchronizedDemo2 {
public synchronized void method() {
System.out.println("synchronized 方法");
}
}
{
public javase.thread.SynchronizedDemo2();
descriptor: ()V
flags: (0x0001) ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."":()V
4: return
LineNumberTable:
line 3: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Ljavase/thread/SynchronizedDemo2;

public static synchronized void method();
descriptor: ()V
flags: (0x0029) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_SYNCHRONIZED
Code:
stack=2, locals=0, args_size=0
0: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #3 // String synchronized 方法
5: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
LineNumberTable:
line 6: 0
line 7: 8
}

synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令,取得代之的确实是 ACC_SYNCHRONIZED 标识,该标识指明了该方法是一个同步方法(注意:要出现这个标识,javap 指令必须加 -v 参数,不然显示不完全),JVM 通过该 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法,从而执行相应的同步调用。

总结:Java 虚拟机中的 synchronized 是基于进入和退出 monitor 对象实现的,同步分为显式同步和隐式同步,同步代码块代表着显式同步,指的是有明确的 monitorenter 和 monitorexit 指令。同步方法代表着隐式同步,同步方法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。