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Java并发编程专题系列之深入分析synchronized(进阶篇)

技术回顾 在此让我们回顾一下Java对象的内存结构,为什么要回顾内存结构?因为synchronized同步锁,采用的底层所机制的monitor就和内存对象有关系,所以我们先回顾一下Java内存结构。 Java对象内存结构 HotSpot虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为三块区域:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。 对象头(Object Header) markWord(标记字段) 用于存储对象自身的运行时数据, 如哈希码(HashCode)、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等,这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机(暂 不考虑开启压缩指针的场景)中分别为32个和64个Bits。 new一个空对象在32为系统中占用内存大小是8byte(对象头,在堆中)+4byte(对象的引用地址,在栈中)=12byte; new一个空对象在64为系统中占用内存大小是16byte(对象头,在堆中)+8byte(对象的引用地址,在栈中)=24byte;如果开启了压缩指针机制 那么就是 8byte(对象头)+4byte的链接指针+4byte(栈中的引用地址)。 Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储尽量多的信息,它会根据对象的状态复用自己的存储空间。 无锁状 加锁状态 其中轻量级锁和偏向锁是Java 6 对 synchronized 锁进行优化后新增加的,稍后我们会简要分析。 这里我们主要分析一下重量级锁也就是通常说synchronized的对象锁,锁标识位为10,其中指针指向的是monitor对象(也称为管程或监视器锁)的起始地址。 每个对象都存在着一个 monitor 与之关联,对象与其 monitor 之间的关系有存在多种实现方式,如monitor可以与对象一起创建销毁或当线程试图获取对象锁时自动生成,但当一个 monitor 被某个线程持有后,它便处于锁定状态。 在Java虚拟机(HotSpot)中,monitor是由ObjectMonitor实现的,其主要数据结构如下(位于HotSpot虚拟机源码ObjectMonitor.hpp文件,C++实现的) ObjectMonitor() { _header = NULL; _count = 0; //记录个数 _waiters = 0, _recursions = 0; _object = NULL; _owner = NULL; \_WaitSet = NULL; //处于wait状态的线程,会被加入到\_WaitSet _WaitSetLock = 0 ; _Responsible = NULL ; _succ = NULL ; _cxq = NULL ; FreeNext = NULL ; _EntryList = NULL ; //处于等待锁block状态的线程,会被加入到该列表 _SpinFreq = 0 ; _SpinClock = 0 ; OwnerIsThread = 0 ; } ObjectMonitor中有两个队列,WaitSet 和 EntryList,用来保存ObjectWaiter对象列表( 每个等待锁的线程都会被封装成ObjectWaiter对象),owner指向持有ObjectMonitor对象的线程,当多个线程同时访问一段同步代码时 首先会进入 EntryList 集合,当线程获取到对象的monitor后进入Owner区域,并把monitor中的owner变量设置为当前线程同时monitor中的计数器count加1。 若线程调用 wait() 方法,将释放当前持有的monitor,owner变量恢复为null,count自减1,同时该线程进入 WaitSet集合中等待被唤醒。 若当前线程执行完毕也将释放monitor(锁)并复位变量的值,以便其他线程进入获取monitor(锁)。 由此看来,monitor对象存在于每个Java对象的对象头中(存储的指针的指向),synchronized锁便是通过这种方式获取锁的,也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因,同时也是notify/notifyAll/wait等方法存在于顶级对象Object中的原因。

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Nacos /nɑ:kəʊs/ 是 Dynamic Naming and Configuration Service 的首字母简称,一个易于构建 AI Agent 应用的动态服务发现、配置管理和AI智能体管理平台。Nacos 致力于帮助您发现、配置和管理微服务及AI智能体应用。Nacos 提供了一组简单易用的特性集,帮助您快速实现动态服务发现、服务配置、服务元数据、流量管理。Nacos 帮助您更敏捷和容易地构建、交付和管理微服务平台。

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Spring框架(Spring Framework)是由Rod Johnson于2002年提出的开源Java企业级应用框架,旨在通过使用JavaBean替代传统EJB实现方式降低企业级编程开发的复杂性。该框架基于简单性、可测试性和松耦合性设计理念,提供核心容器、应用上下文、数据访问集成等模块,支持整合Hibernate、Struts等第三方框架,其适用范围不仅限于服务器端开发,绝大多数Java应用均可从中受益。

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Rocky Linux(中文名:洛基)是由Gregory Kurtzer于2020年12月发起的企业级Linux发行版,作为CentOS稳定版停止维护后与RHEL(Red Hat Enterprise Linux)完全兼容的开源替代方案,由社区拥有并管理,支持x86_64、aarch64等架构。其通过重新编译RHEL源代码提供长期稳定性,采用模块化包装和SELinux安全架构,默认包含GNOME桌面环境及XFS文件系统,支持十年生命周期更新。

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WebStorm 是jetbrains公司旗下一款JavaScript 开发工具。目前已经被广大中国JS开发者誉为“Web前端开发神器”、“最强大的HTML5编辑器”、“最智能的JavaScript IDE”等。与IntelliJ IDEA同源,继承了IntelliJ IDEA强大的JS部分的功能。

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