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moniter 监视器.md

File metadata and controls

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moniter 监视器

每个对象都存在着一个 Monitor对象与之关联。执行 monitorenter 指令就是线程试图去获取 Monitor 的所有权，抢到了就是成功获取锁了；执行 monitorexit 指令则是释放了Monitor的所有权。

ObjectMonitor类

monitor是用c++实现的叫objectmonitor。

java实例对象里面记录了指向这个monitor的地址，这个c++的monitor对象里面记录了当前持有这个锁的线程id。

在HotSpot虚拟机中，Monitor是基于C++的ObjectMonitor类实现的，其主要成员包括：

  • _owner：指向持有ObjectMonitor对象的线程

  • _WaitSet：存放处于wait状态的线程队列，即调用wait()方法的线程

  • _EntryList：存放处于等待锁block状态的线程队列

  • _count：约为_WaitSet 和 _EntryList 的节点数之和

  • _cxq: 多个线程争抢锁，会先存入这个单向链表

  • _recursions: 记录重入次数

ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;
    _count        = 0;
    _waiters      = 0,
    _recursions   = 0;  // 线程重入次数
    _object       = NULL;  // 存储Monitor对象
    _owner        = NULL;  // 持有当前线程的owner
    _WaitSet      = NULL;  // wait状态的线程列表
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;  // 单向列表
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ;  // 处于等待锁状态block状态的线程列表
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
    _previous_owner_tid = 0;
  }

更多源码分析 ，可以参考 这里。

moniter对象是什么时候实例化的？

在Java对象实例化的时候，ObjectMonitor对象和Java对象一同创建和销毁。

协作

监视器Monitor有两种同步方式：互斥与协作。多线程环境下线程之间如果需要共享数据，需要解决互斥访问数据的问题，监视器可以确保监视器上的数据在同一时刻只会有一个线程在访问。

什么时候需要协作？ 比如：

一个线程向缓冲区写数据，另一个线程从缓冲区读数据，如果读线程发现缓冲区为空就会等待，当写线程向缓冲区写入数据，就会唤醒读线程，这里读线程和写线程就是一个合作关系。JVM通过Object类的wait方法来使自己等待，在调用wait方法后，该线程会释放它持有的监视器，直到其他线程通知它才有执行的机会。一个线程调用notify方法通知在等待的线程，这个等待的线程并不会马上执行，而是要通知线程释放监视器后，它重新获取监视器才有执行的机会。如果刚好唤醒的这个线程需要的监视器被其他线程抢占，那么这个线程会继续等待。Object类中的notifyAll方法可以解决这个问题，它可以唤醒所有等待的线程，总有一个线程执行。

如上图所示，一个线程通过1号门进入Entry Set(入口区)，如果在入口区没有线程等待，那么这个线程就会获取监视器成为监视器的Owner，然后执行监视区域的代码。如果在入口区中有其它线程在等待，那么新来的线程也会和这些线程一起等待。线程在持有监视器的过程中，有两个选择，一个是正常执行监视器区域的代码，释放监视器，通过5号门退出监视器；还有可能等待某个条件的出现，于是它会通过3号门到Wait Set（等待区）休息，直到相应的条件满足后再通过4号门进入重新获取监视器再执行。

注意：

当一个线程释放监视器时，在入口区和等待区的等待线程都会去竞争监视器，如果入口区的线程赢了，会从2号门进入；如果等待区的线程赢了会从4号门进入。只有通过3号门才能进入等待区，在等待区中的线程只有通过4号门才能退出等待区，也就是说一个线程只有在持有监视器时才能执行wait操作，处于等待的线程只有再次获得监视器才能退出等待状态。

  • 在获取锁时，是将当前线程插入到cxq的头部。

  • 在释放锁时默认策略（QMode=0）:如果EntryList为空，则将cxq中的元素按原有顺序插入到EntryList，并唤醒第一个线程，也就是当EntryList为空时，是后来的线程先获取锁。_EntryList不为空，直接从_EntryList中唤醒线程。

其他问题

notify执行之后立马唤醒线程吗?

其实hotspot里真正的实现是: 退出同步块的时候才会去真正唤醒对应的线程; 不过这个也是个默认策略，也可以改成在notify之后立马唤醒相关线程。

notify()或者notifyAll()调用时并不会真正释放对象锁, 必须等到synchronized方法或者语法块执行完才真正释放锁.

参考