1、簡介

2、對象頭

3、Mark Word

4、Monitor

5、monitorente && monitorexit

1、簡介

我們Java程序員編碼時談論的最多的兩個字就是對象，Java中幾乎所有的技術都是圍繞對象展開。本文將要講述的Monitor并不是Java對象，而是在操作系統(tǒng)中關聯(lián)的“對象”，Monitor是Java重量級鎖synchronized實現(xiàn)的關鍵，因此學習Java單機同步機制就離不開對Monitor的剖析。Monitor經(jīng)常被人們稱為監(jiān)視器鎖和管程。

2、對象頭

Monitor與Java對象頭相關聯(lián)，因此剖析Monitor之前必須了解Java對象的組成結構。Java對象在內存中由三部分組成，分別是對象頭、實例數(shù)據(jù)、對齊填充。以32位虛擬機為例（64位不同），對象頭（Header）占8個字節(jié)共64位（數(shù)組對象頭與普通對象頭不同，數(shù)組對象頭12個字節(jié)共96位）；實例數(shù)據(jù)（Instance Data）存儲這對象的實際數(shù)據(jù)，因此大小與實際數(shù)據(jù)大小一致；對齊填充（Padding）是可選項，用于將內存對齊為8字節(jié)的整數(shù)倍。

普通對象內存組成如上兩張圖展示了Java對象內存結構，本文說的Monitor和這個有啥關系呢？其實對象頭（Header）中的Mark Word就是用來存放Monitor對象的指針的，在一開始小捌就說了Monitor并不是Java對象，而是在操作系統(tǒng)中關聯(lián)的“對象”，因此Java對象如果想要和Monitor進行關聯(lián)，就必須在Java對象中記錄Monitor的內存地址，這樣才能通過Java對象找到這個Monitor嘛！

注：Klass Word存放的是指向對象對應的Class對象的指針。

3、Mark Word

可想而知，想要深入探討Monitor肯定避不開Mark Word，這個時候暴躁的程序員小哥肯定不爽了，你特么不是說Mark Word中存放的Monitor的內存地址么，我知道了啊……

別急，并不是想的那樣的，這里稍微有一丟丟復雜，聽我慢慢道來。

Java對象在不同的狀態(tài)下，Mark Word存儲的值完全不同，尤其是在JDK1.6對鎖優(yōu)化之后，Mark Word這32bits內存空間，真的是被Java大師們壓榨到了極致。了解這個需要有一定的JVM和synchronized知識，如果不懂的話也無所謂，先了解就好，后面我們一起學習synchronized鎖升級過程。

初始狀態(tài)下Java對象頭的Mark Word里默認存儲的是對象的hashcode、GC分代年齡、是否偏向鎖和鎖標志位

4、Monitor

上面鋪墊了這么多東西，其實就是為了講述Monitor和Java對象頭中Mark Word的關系，可以看出來只有在重量級鎖的情況下Java對象頭中Mark Word才會關聯(lián)一個Monitor對象，那么Monitor又是個什么東西呢？我相信你一定很好奇吧！

Monitor內部分由三部分組成分別是Owner、EntryList、WaitSet；

Owner用于記錄當前Monitor的所屬線程

EntryList是一個鏈表結構，用于記錄阻塞在當前鎖對象上的線程

WaitSet用于記錄獲取鎖之后進入Waiting狀態(tài)的線程當對象獲取到鎖之后，由于某些資源并未準備完成，需要等待其他線程去準備資源，此時線程會通過wait()/notify()等方法進入等待/通知模式，在這種情況下線程釋放鎖之后會進入WaitSet，當其他線程準備好資源之后會通知WaitSet中等待的線程，WaitSet中的線程會進入到EntryList中，重新參與鎖競爭。

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知道了Monitor是什么，也知道了Java對象與Monitor之間的關系，但是還有一層疑問；程序在運行過程中是如何知道要給Java對象去關聯(lián)一個Monitor呢？

這就需要一點點Java字節(jié)碼相關的知識了，Java的源代碼在編譯器編譯之后生成的Class文件中存儲的是字節(jié)碼指令，程序執(zhí)行本質上是一條條指令按照既定順序的流水線工作，那這只有一種可能了，編譯器在編譯成Java字節(jié)碼時做了記號，這個記號就是monitorente /monitorexit。

我們先來看一段簡單的synchronized代碼塊：

 0 getstatic #2 <com/lzb/concurrency/demo2/MonitorDemo.LOCK : Ljava/lang/Object;>  3 dup  4 astore_1  5 monitorenter  6 getstatic #3 <com/lzb/concurrency/demo2/MonitorDemo.count : I>  9 iconst_1 10 iadd 11 putstatic #3 <com/lzb/concurrency/demo2/MonitorDemo.count : I> 14 aload_1 15 monitorexit 16 goto 24 (+8) 19 astore_2 20 aload_1 21 monitorexit 22 aload_2 23 athrow 24 return

前三行字節(jié)碼分別表示：

• getstatic 獲取靜態(tài)鎖對象LOCK
• dup 復制一份LOCK對象的引用，用于鎖退出
• astore_1 復制的引用存入臨時變量1中 3 dup reference -> slot 1synchronized臨界區(qū)七行字節(jié)碼分別表示：

monitorenter 關聯(lián)一個操作系統(tǒng)Monitor對象，替換LOCK對象的Mark Word為Monitor地址

getstatic 獲取靜態(tài)變量count

iadd count++操作

putstatic 賦值++操作后的count

aload_1 獲取LOCK對象的引用，上面dup復制后astore_1 指令存儲的那份地址

monitorexit 還原Mark Word，將Monitor對象指針替換為monitorenter 加鎖時保存在Monitor對象中的數(shù)據(jù)，如hashcode、分代年齡等數(shù)據(jù)；同時喚醒等待在EntryList中阻塞等待的線程。異常表中有兩行記錄：

第一行表示：6 -> 16行字節(jié)碼中發(fā)生了異常，會跳轉到19行，這就是synchronized加鎖的代碼區(qū)域，如果加鎖中出現(xiàn)異常，JVM會處理異常，正確釋放鎖

第二行表示：19 -> 22行字節(jié)碼中發(fā)生了異常，會跳轉到19行，

未發(fā)生異常情況：

goto 24 (+8) 沒有產生異常，直接執(zhí)行24行指令

return 方法運行結束發(fā)生異常情況：

astore_2 將異常對象存儲到臨時變量中 e -> slot 2

aload_1 加載LOCK鎖對象引用地址

monitorexit 還原Mark Word，將Monitor對象指針替換為monitorenter 加鎖時保存在Monitor對象中的數(shù)據(jù)，如hashcode、分代年齡等數(shù)據(jù)；同時喚醒等待在EntryList中阻塞等待的線程。

aload_2 加載異常對象

athrow 拋出異常對象

return 方法運行結束