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JavaSynchronized字节码层分析体验

2023-05-15 08:47

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Synchronized是什么

各位Java读者,对于synchronized关键字并不陌生,在各种中间件源码或者JDK源码中都能看到,对于不熟悉synchronized的读者只知道在多线程中需要使用到synchronized关键字,知道synchronized能够保证线程安全,那么本篇文章带领各位读者对synchronized有一个认识。

从字节码层面解析Synchronized关键字

从案例入手,最合适不过。

class Demo1{
    // 互斥对象
    static Object object = new Object();
    // 竞争条件
    static int cout = 0;
    public static void main(String[] args) {
        // 互斥
        synchronized(object){
            // 以下是临界区
            cout++;
            System.out.println("synchronized");
        }
    }
}

仅仅从Java代码,我们并不能看出啥东西,而Java程序编译后是字节码文件,所以我们解析一遍字节码

Constant pool:
   #1 = Methodref          #7.#26         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #8.#27         // Demo1.object:Ljava/lang/Object;
   #3 = Fieldref           #8.#28         // Demo1.cout:I
   #4 = Fieldref           #29.#30        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #5 = String             #31            // synchronized
   #6 = Methodref          #32.#33        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #7 = Class              #34            // java/lang/Object
   #8 = Class              #35            // Demo1
   #9 = Utf8               object
  #10 = Utf8               Ljava/lang/Object;
  #11 = Utf8               cout
  #12 = Utf8               I
  #13 = Utf8               <init>
  #14 = Utf8               ()V
  #15 = Utf8               Code
  #16 = Utf8               LineNumberTable
  #17 = Utf8               main
  #18 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #19 = Utf8               StackMapTable
  #20 = Class              #36            // "[Ljava/lang/String;"
  #21 = Class              #34            // java/lang/Object
  #22 = Class              #37            // java/lang/Throwable
  #23 = Utf8               <clinit>
  #24 = Utf8               SourceFile
  #25 = Utf8               Demo1.java
  #26 = NameAndType        #13:#14        // "<init>":()V
  #27 = NameAndType        #9:#10         // object:Ljava/lang/Object;
  #28 = NameAndType        #11:#12        // cout:I
  #29 = Class              #38            // java/lang/System
  #30 = NameAndType        #39:#40        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #31 = Utf8               synchronized
  #32 = Class              #41            // java/io/PrintStream
  #33 = NameAndType        #42:#43        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #34 = Utf8               java/lang/Object
  #35 = Utf8               Demo1
  #36 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #37 = Utf8               java/lang/Throwable
  #38 = Utf8               java/lang/System
  #39 = Utf8               out
  #40 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #41 = Utf8               java/io/PrintStream
  #42 = Utf8               println
  #43 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
         0: getstatic     #2        // 从2号常量池中拿到静态变量,压入到操作数栈中                  
         3: dup                     // 把操作数栈栈顶的对象赋值一份
         4: astore_1                // 将操作数栈的数据保存到1号局部变量表中,给释放锁使用
         5: monitorenter            // 互斥锁开启,也是synchronized的字节码层面实现
         6: getstatic     #3        // 从2号常量池中拿到静态变量,压入到操作数栈中
         9: iconst_1                // 将常量1压入到操作数栈中
        10: iadd                    // 消耗两个操作数栈的数据,相加,然后压入栈顶
        11: putstatic     #3        // 将操作数栈栈顶的变量赋值给3号常量池
        14: getstatic     #4        // 将4号常量池的对象压入操作数栈
        17: ldc           #5        // 解析5号常量池的符号,拿到字符串常量"synchronized"     
        19: invokevirtual #6        // 执行println函数,消耗2个操作数栈
        22: aload_1                 // 将1号局部变量表的数据压入操作数栈
        23: monitorexit             // 互斥锁的结束,也是synchronized的字节码层面实现
        24: goto          32        // 跳转到32行。
        27: astore_2                // 可能存在异常,但是要需要释放锁,所以把异常对象放入2号局部变量表
        28: aload_1                 // 把1号局部变量表数据压入操作数栈的栈顶,供monitorexit指令使用
        29: monitorexit             // 可能存在异常,但是要需要释放锁,不然死锁了。
        30: aload_2                 // 把异常对象从2号局部变量表中压入操作数栈的栈顶
        31: athrow                  // 存在异常抛出
        32: return                  // 函数返回

以上是字节码全解,其实很简单,最终Synchronized关键字解析成字节为monitorenter和monitorexit字节码指令,然后每次执行这2个字节码指令前,把互斥对象压入操作数栈供给monitorenter和monitorexit字节码指令使用。

所以下一篇就是去Hotspot源码中解析monitorenter和monitorexit字节码指令的详细流程。

Synchronized与ReentrantLock的区别

这是一道很常见的面试题,面试被问到的频率非常高

相似点:

都是互斥锁的实现

不同点:

到此这篇关于Java Synchronized字节码层分析体验的文章就介绍到这了,更多相关Java Synchronized内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网!

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