synchronized 锁的释放机制

synchronized 锁的释放机制是通过 JVM 底层的 Monitor 锁模型和 计数器机制 实现的。以下是具体的释放逻辑和触发条件：

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一、锁释放的触发条件

1. 正常执行结束
   当线程执行完 synchronized 修饰的代码块或方法时，JVM 会自动调用 monitorexit 指令释放锁。
   • 同步代码块：通过 monitorenter 和 monitorexit 指令显式控制锁的获取与释放。
   • 同步方法：通过 ACC_SYNCHRONIZED 标志隐式触发锁的获取和释放，方法结束时自动释放锁。

2. 异常退出
   如果在 synchronized 代码块或方法中抛出未捕获的异常，JVM 会执行 monitorexit 指令释放锁。
   • 编译时会为同步代码块生成两个 monitorexit 指令：一个用于正常退出，另一个用于异常路径。

3. 显式调用 wait()
   线程在 synchronized 代码块内调用 wait() 方法时，会暂时释放锁并进入等待状态，直到其他线程调用 notify()/notifyAll() 唤醒它。

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二、锁释放的核心机制

1. 计数器递减
   • 每个对象关联一个 Monitor 锁，内部维护一个计数器（_count）。
   • 线程每次进入 synchronized 代码块时计数器加 1，退出时减 1。
   • 当计数器归零时，锁完全释放，其他线程可竞争获取。

2. Monitor 对象的状态管理
   • 持有锁的线程（_owner）：释放锁后，_owner 置为 null，计数器归零。
   • 等待队列（_EntryList 和 _WaitSet）：锁释放后，JVM 会从 _EntryList 或 _WaitSet 中唤醒线程重新竞争锁。

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三、不同场景的锁释放示例

1. 同步代码块

public void method() {
    synchronized (this) {
        // 代码逻辑
    } // 此处自动执行 monitorexit 释放锁
}

• 无论正常结束还是抛出异常，monitorexit 都会触发锁释放。

2. 同步方法

public synchronized void method() {
    // 代码逻辑
} // 方法结束自动释放锁

• 通过 ACC_SYNCHRONIZED 标志隐式管理锁，无需显式字节码指令。

3. 异常场景

public void method() {
    synchronized (this) {
        throw new RuntimeException(); // 触发异常，自动释放锁
    }
}

• 即使未捕获异常，JVM 也会执行 monitorexit 指令释放锁。

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四、锁释放的底层实现（字节码层面）

1. 同步代码块
   编译后生成 monitorenter 和两个 monitorexit（正常退出和异常退出）指令：

   public void method();
     Code:
        0: aload_0
        1: dup
        2: astore_1
        3: monitorenter     // 获取锁
        4: ...              // 业务代码
       13: monitorexit      // 正常退出释放锁
       14: goto 20
       17: aload_1
       18: monitorexit      // 异常退出释放锁
       19: athrow
       20: return
   

2. 同步方法
   方法访问标志包含 ACC_SYNCHRONIZED，JVM 在方法入口和出口隐式管理锁。

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五、注意事项

1. 不会释放锁的操作
   • Thread.sleep()、Thread.yield() 不会释放锁。
   • 线程挂起（如 suspend()）也不会释放锁。

2. 可重入性
   • 同一线程可多次获取锁（计数器递增），需对应次数的退出操作才能完全释放。

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总结

synchronized 锁的释放依赖于 JVM 的 Monitor 模型和计数器机制，通过以下方式触发：

1. 代码块或方法正常结束。
2. 未捕获异常抛出。
3. 显式调用 wait()。
   其底层通过 monitorexit 指令或隐式标志确保锁的正确释放，保障线程安全。