synchronized底层源码

最新推荐文章于 2025-10-09 17:48:41 发布

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#java #开发语言

本文详细探讨了Java中的synchronized关键字，包括其使用场景、JVM中对象的内存布局、synchronized的字节码实现、monitor的概念以及锁的优化机制如偏向锁和轻量级锁的工作原理。通过对monitorenter和monitorexit字节码指令的分析，揭示了synchronized如何保证线程安全，并介绍了锁状态从无锁到重量级锁的升级过程。

一、synchronized的使用场景

synchronized一般使用在下面这几种场景：

修饰代码块，指定一个加锁的对象，给对象加锁

public Demo1{
   
   
   Object lock=new Object();
   public void test1(){
   
   
       synchronized(lock){
   
   
       }
   }
}

修饰静态方法，对当前类的Class对象加锁

public class Demo2 {
   
   
   //形式一
    public void test1(){
   
   
        synchronized(Synchronized.class){
   
   
        }
    }
  //形式二
    public void test2(){
   
   
        public synchronized static void test1(){
   
   
        }
    }
}

修饰普通方法，对当前实例对象this加锁

public class Demo3 {
   
   
    public synchronized void test1(){
   
   
    }
}

二、JVM中，对象在内存中的布局

synchronized实现的锁是存储在Java对象头。所以要对synchronized深入理解，首先了解一下对象在内存中的布局怎样的？

在 JVM 中，对象在内存中分为这么三块区域：对象头(Header)、实例数据(Instance Data)、对齐填充(Padding)。

1、对象头(Header)两个部分组成：markOop或称为Mark Word和类元信息

Mark Word：默认存储对象的HashCode，分代年龄和锁标志位信息。它会根据对象的状态复用自己的存储空间，也就是说在运行期间Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。源码如下：

class markOopDesc: public oopDesc {
   
   
 private:
  // Conversion
  uintptr_t value() const {
   
    return (uintptr_t) this; }
 public:
  // Constants
  enum {
   
    age_bits                 = 4,  //分代年龄
         lock_bits                = 2, //锁标识
         biased_lock_bits         = 1, //是否为偏向锁
         max_hash_bits            = BitsPerWord - age_bits - lock_bits - biased_lock_bits,
         hash_bits                = max_hash_bits > 31 ? 31 : max_hash_bits, //对象的hashcode
         cms_bits                 = LP64_ONLY(1) NOT_LP64(0),
         epoch_bits               = 2 //偏向锁的时间戳
  };

类元信息：对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
2、实例数据：这部分主要是存放类的数据信息，父类的信息
3、对齐填充

三、synchronized底层从字节码聊起

首先，来看使用synchronized修饰的方法及方法块的小Demo案例，然后进行分析。由于synchronized的实现是在JVM层面的，我们要深入理解，那就是从字节码聊起了。

public class Demo03 {
   
   
    public static void main( String[] args ){
   
   
        System.out.println( "hello Java" );
    }
    //synchronized修饰普通方法
    public synchronized void test1() {
   
    }

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