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在Java虛擬機(jī)中并沒(méi)有提供任何與monitor、lock等相關(guān)操作指令集合和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)支持synchronized關(guān)鍵字。
在Java語(yǔ)言中，synchronized是一種非常重要的關(guān)鍵字，它可以保證多線程程序的同步性和安全性。那么，在Java虛擬機(jī)中，synchronized又是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
首先，我們需要了解一下什么是鎖。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，鎖就像一個(gè)開(kāi)關(guān)或者信號(hào)量一樣，用來(lái)控制對(duì)共享資源的訪問(wèn)。當(dāng)某個(gè)線程獲取到鎖后，其他線程就無(wú)法再訪問(wèn)該資源直到當(dāng)前線程釋放了這個(gè)鎖。
在Java語(yǔ)言中，每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)內(nèi)部鎖（也稱(chēng)為監(jiān)視器），可以通過(guò)使用synchronized關(guān)鍵字來(lái)獲得這個(gè)鎖。當(dāng)一個(gè)方法被標(biāo)記為synchronized時(shí)，在執(zhí)行該方法之前會(huì)自動(dòng)獲取該對(duì)象上的內(nèi)部鎖，并且只有持有該對(duì)象上內(nèi)部所的線程才能運(yùn)行此方法。
但是，在Java虛擬機(jī)中并沒(méi)有提供任何與monitor、lock等相關(guān)操作指令集合和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)支持synchronized關(guān)鍵字。那么它究竟能否進(jìn)行有效地編譯和執(zhí)行呢？
其實(shí)，在JVM規(guī)范里面定義了monitorenter和monitorexit兩條指令專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)處理同步代碼塊（即加入了synchronized關(guān)鍵字修飾的代碼塊）。當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入同步代碼塊時(shí)，它會(huì)嘗試獲取鎖（也就是執(zhí)行monitorenter指令），如果該鎖沒(méi)有被其他線程占用，則當(dāng)前線程獲得這個(gè)鎖并繼續(xù)執(zhí)行。如果該鎖已經(jīng)被其他線程占用，則當(dāng)前線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)等待其它線程釋放鎖。
而當(dāng)一個(gè)持有鎖的線程退出同步代碼塊時(shí)，它需要調(diào)用monitorexit指令來(lái)釋放這個(gè)內(nèi)部所。在釋放內(nèi)部所之前，JVM會(huì)保證所有修改了共享變量的值都被刷新到主存儲(chǔ)器中。
但是，在Java虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)synchronized關(guān)鍵字還存在一些問(wèn)題。比如說(shuō)，在Java 1.6版本以前，每次進(jìn)行加解鎖操作都需要在用戶(hù)態(tài)與內(nèi)核態(tài)之間進(jìn)行多次上下文切換，并且相對(duì)較為耗費(fèi)資源。另外，在高并發(fā)環(huán)境下使用synchronized關(guān)鍵字可能引起死鎖和饑餓等問(wèn)題。
為解決以上問(wèn)題，從Java 1.6開(kāi)始引入了輕量級(jí)同步(Lightweight synchronization)機(jī)制——偏向鎖、自旋鎖和適應(yīng)性自旋(Spinning)等技術(shù)來(lái)提高synchronized關(guān)鍵字的效率和性能，并減少因競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致CPU時(shí)間片浪費(fèi)的情況。
總的來(lái)說(shuō)，Java虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)synchronized關(guān)鍵字是通過(guò)monitorenter和monitorexit兩條指令處理同步代碼塊，并且結(jié)合偏向鎖、自旋鎖等技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。這種機(jī)制保證了多線程程序的安全性和同步性，也為我們編寫(xiě)高效穩(wěn)定的并發(fā)程序提供了有力支持。
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