Java中的“对象监视器Monitor“和“对象锁“

深入解析JVM中对象和类与监视器的关系,理解锁的实现原理及线程如何通过请求锁来进入监视区域,掌握监视器的排他性监视能力。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

在JVM的规范中,有这么一些话:   
   “在JVM中,每个对象和类在逻辑上都是和一个监视器相关联的”   
     “为了实现监视器的排他性监视能力,JVM为每一个对象和类都关联一个锁”   
   “锁住了一个对象,就是获得对象相关联的监视器”   
监视器好比一做建筑,它有一个很特别的房间,房间里有一些数据,而且在同一时间只能被一个线程占据,进入这个建筑叫做"进入监视器",进入建筑中的那个特别的房间叫做"获得监视器",占据房间叫做"持有监视器",离开房间叫做"释放监视器",离开建筑叫做"退出监视器".   
   而一个锁就像一种任何时候只允许一个线程拥有的特权.   
   一个线程可以允许多次对同一对象上锁.对于每一个对象来说,java虚拟机维护一个计数器,记录对象被加了多少次锁,没被锁的对象的计数器是0,线程每加锁一次,计数器就加1,每释放一次,计数器就减1.当计数器跳到0的时候,锁就被完全释放了.   
    
   java虚拟机中的一个线程在它到达监视区域开始处的时候请求一个锁.JAVA程序中每一个监视区域都和一个对象引用相关联.   

<think>嗯,用户想了解Java中的对象监视器Monitor的概念、工作原理以及在并发控制中的应用。根据提供的引用资料,我需要先整理这些信息,确保回答准确且符合用户的要求。 首先,定义部分。根据引用3,监视器Java对象自带的内置,用于线程同步。需要解释每个对象都有一个关联的监视器,控制共享资源的访问。这部分应该简明扼要。 接下来是工作原理,分步骤说明。用户可能不太清楚监视器如何具体工作,需要分解成几个点。比如入口区、状态、等待/通知机制。引用3提到了内置同步代码块,应该结合这些内容。例如,当线程进入synchronized块时,尝试获取监视器,成功则持有,否则阻塞。还要提到monitorentermonitorexit字节码指令,引用3中有相关内容。 然后是特点,这里可以引用引用1中的对象监视器部分,比如隐式、重入性、非公平性。需要解释这些特点对并发的影响,比如重入性允许同一线程多次获取,非公平可能引起线程饥饿,但性能较好。 应用场景部分,需要举几个典型例子,比如线程安全的单例模式、共享资源访问、生产者消费者问题。引用中提到了等待/通知机制,可以结合wait()notify()方法,这部分在引用13都有涉及。 对比Condition监视器的话,虽然用户没有直接问,但引用1提到了两者的对比,可以简要提到对象监视器功能有限,而Condition提供更灵活的线程通信,但需要结合Lock使用。这样能帮助用户更全面理解。 最后生成相关问题,参考示例中的结构,可能需要三个问题,比如与Condition的对比、实现原理、常见错误。这样用户如果有兴趣可以进一步学习。 需要确保回答结构清晰,分点明确,使用中文,并且正确应用LaTeX格式。比如提到synchronized关键字时用$synchronized$,但根据系统指令,行内数学表达式应该用$...$,但这里的synchronized是代码关键字,可能需要用反引号而不是LaTeX。但用户示例中的Python代码用了反引号,所以可能应保持代码块用反引号,而变量或术语用$...$。不过系统级指令第一条说行内数学表达式必须用$...$,但像synchronized这样的代码关键字是否需要处理?可能用户示例中的Python代码块用了三个反引号,所以这里正确的做法是将代码相关的内容用代码块,而其他术语如wait()、notify()可能需要用行内代码格式或者正常文本。不过根据示例,用户可能希望代码部分用代码块,而数学表达式用$...$,所以这里可能不需要对synchronized使用LaTeX,而是用正常文本或代码块。这点需要注意,避免格式错误。 另外,引用资料的标注要正确,比如在提到内置时引用3,提到方法时引用1。确保每个引用标注在相关段落的末尾,自然插入。 现在组织这些内容,确保符合用户的要求:结构清晰,分定义、原理、特点、应用,最后相关问题。使用中文,正确引用,语法正确。</think>### 对象监视器Monitor)的定义、原理及应用 #### 1. **定义** 对象监视器Monitor)是 Java 中实现线程同步的核心机制。**每个对象**在 JVM 中都有一个关联的监视器,用于控制多线程对共享资源的访问[^3]。通过内置(Intrinsic Lock)与同步代码块(`synchronized`),监视器确保同一时刻仅有一个线程能执行受保护的代码段。 --- #### 2. **工作原理** 对象监视器通过以下机制实现线程同步: 1. **入口区(Entry Set)** 当线程尝试进入 `synchronized` 代码块时,需先获取对象监视器: - 若未被占用,线程获取并执行代码。 - 若已被占用,线程进入阻塞状态,等待释放。 2. **状态与重入性** - 监视器是**可重入**的:同一线程可多次获取同一(如递归调用同步方法)[^1]。 - 通过字节码指令 `monitorenter`(加 `monitorexit`(释放)实现管理。 3. **等待/通知机制** - 通过 `wait()`、`notify()`、`notifyAll()` 实现线程协作: - `wait()`:释放并进入等待队列。 - `notify()`:唤醒一个等待线程,使其尝试重新获取。 --- #### 3. **特点** - **隐式管理**:无需手动加/解,由 `synchronized` 关键字自动处理[^1]。 - **非公平**:线程获取的顺序不保证先到先得,可能引发线程饥饿,但性能较高。 - **单一条件队列**:所有等待线程共享同一个条件队列,灵活性较低(对比 `Condition` 接口)。 --- #### 4. **应用场景** 1. **线程安全单例模式** 通过 `synchronized` 或双重检查定(Double-Checked Locking)确保单例唯一性: ```java public class Singleton { private static volatile Singleton instance; public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` 2. **共享资源访问控制** 例如,多线程操作共享计数器时,使用 `synchronized` 保证原子性: ```java public class Counter { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; } } ``` 3. **生产者-消费者模型** 结合 `wait()` `notify()` 实现线程间协作: ```java public class Buffer { private Queue<Integer> queue = new LinkedList<>(); private int capacity = 10; public synchronized void produce(int item) throws InterruptedException { while (queue.size() == capacity) wait(); queue.add(item); notifyAll(); } public synchronized int consume() throws InterruptedException { while (queue.isEmpty()) wait(); int item = queue.poll(); notifyAll(); return item; } } ``` --- #### 5. **与 Condition 监视器的对比** | 特性 | 对象监视器 | Condition 监视器 | |--------------------|------------------------|-----------------------------| | 条件队列数量 | 单一队列 | 支持多个条件队列 | | 灵活性 | 低 | 高(可定义多个等待条件) | | 类型 | 内置(隐式) | 需配合 `Lock` 接口显式使用 | | 唤醒方式 | `notify()` 随机唤醒 | `signal()` 指定唤醒 | --- §§ 相关问题 §§ 1. 对象监视器与 `Lock` 接口的区别是什么? 2. 如何避免 `synchronized` 导致的死问题? 3. 为什么 `wait()` 方法必须在同步代码块中调用?
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值