Java同步机制深度解析及synchronized原理

资源摘要信息:"Java进阶部分课堂同步代码" 在Java编程语言中，synchronized关键字是实现同步的主要手段之一，它用于控制方法和代码块的访问权限，以保证线程安全。在Java源代码被编译成字节码时，编译器和虚拟机（JVM）会进行一系列转换和操作来保证同步代码的正确执行。本知识点将详细介绍synchronized语句的编译转换过程以及它在JVM中的实现机制。 首先，需要了解的是，在Java源代码中使用synchronized关键字声明同步代码块时，编译器会将这些同步代码块转换为包含monitorenter和monitorexit字节码指令的结构。这两个指令分别用于同步代码块的进入和退出，它们确保了任何时候只有一个线程可以执行被synchronized保护的代码段。 monitorenter指令在字节码层面表示线程试图获取对象的监视器锁。当线程执行到monitorenter指令时，它会尝试对对象加锁。如果该对象监视器的计数器为0（对象锁未被占用），则线程会获得锁，并将计数器增加到1。若对象锁已被其他线程持有，则线程会进入对象的ObjectMonitor中的EntryList队列，等待锁的释放。 monitorexit指令用于释放对象锁。当线程执行完毕同步代码块后，会执行monitorexit指令，该指令将对象监视器的计数器减1，如果计数器归零，则释放锁，此时其他在EntryList队列中等待的线程可以尝试获取锁。 对于用synchronized关键字声明的同步方法，JVM的处理方式略有不同。在字节码层面，同步方法并没有特别的指令表示，而是在Class文件的方法表中的access_flags字段中将synchronized标志位置1，以表示该方法是同步方法。在执行时，JVM同样会使用ObjectMonitor对象来实现锁的机制。 需要注意的是，每个Java对象都可以关联一个ObjectMonitor对象，它由C++实现，是JVM同步机制的基础。ObjectMonitor维护了对象锁的状态，包括一个EntryList队列用于存放等待锁的线程，以及一个owner变量用于指向当前拥有锁的线程。当线程成功获取对象锁时，owner变量会被设置为当前线程，同时ObjectMonitor中的计数器count加1。 此外，线程在尝试获取锁时可能不会立即成功，它会先尝试自旋一定次数，以期望在短时间内锁能够被释放，这样可以避免线程上下文切换的开销。如果自旋后仍未获得锁，则线程会进入ObjectMonitor的EntryList队列中等待。 通过以上机制，synchronized关键字确保了在多线程环境下，对于共享资源的访问是线程安全的。在使用synchronized时，开发者需要考虑到锁的竞争和持有时间对性能的影响，避免过度使用同步而引起性能问题。 最后，本知识点涉及到的"该仓库为Java进阶部分课堂同步代码.rar"是一个包含Java进阶部分同步代码的资源文件。这些代码涵盖了如何在Java中使用synchronized关键字来编写安全的多线程程序，是Java开发人员学习和实践线程同步的重要资源。通过分析这些代码，开发者可以更深入地理解synchronized在实际编程中的应用和JVM层面的同步机制。