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synchronized的底层实现原理

技术主题

synchronized 是 Java 中用于实现线程同步的关键字。它的底层原理涉及到对象头、Monitor(监视器)和内存屏障等概念。

技术原理

技术一:对象头

对象头:每个 Java 对象在内存中都有一个对象头,用于存储对象的元数据信息,比如对象的哈希码、GC 信息以及锁状态等。对象头的具体结构在 32 位和 64 位系统上略有不同,但其中一部分用于存储锁相关的信息。

技术二:Monitor(监视器锁)

Monitor 是在对象头中用于实现线程同步的一种机制。每个 Java 对象都与一个 Monitor 相关联。当一个线程进入一个由 synchronized 关键字修饰的方法或代码块时,它会尝试获取对象关联的 Monitor,如果 Monitor 处于无锁状态,该线程会成功获取锁,并在对象头中标记为已锁定。如果 Monitor 已被其他线程锁定,那么进入该方法或代码块的线程将被阻塞,直到获取到该 Monitor 的锁。

技术三:内存屏障

内存屏障是为了保证内存可见性和指令重排序的有序执行。在 synchronized 块的进入和退出,都会有相应的内存屏障指令。进入 synchronized 块时,会执行一个 Load Barrier,确保线程从主内存中读取最新的共享变量值。退出 synchronized 块时,会执行一个 Store Barrier,确保线程将更新后的共享变量值写回到主内存。

技术四:锁升级与降级

Java

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