并发王者课-青铜7：顺藤摸瓜-如何从synchronized中的锁认识Monitor

在前面的文章中，我们已经体验过synchronized的用法，并对锁的概念和原理做了简单的介绍。然而，你可能已经察觉到，有一个概念似乎总是和synchronized、锁这两个概念如影相随，很多人也比较喜欢问它们之间的区别，这个概念就是Monitor，也叫监视器。

所以，在讲解完synchronized、锁之后，文本将为你讲解Monitor，揭示它们之间那些公开的秘密，希望你不再迷惑。

首先，你要明白的是，Monitor作为一种同步机制，它并非Java所特有，但Java实现了这一机制。

为了具象地理解Monitor这一抽象概念，我们先来分析身边的一个常见场景。

一、从医院排队就诊机制理解Monitor

相信你一定有过去医院就诊的经历。我们去医院时，情况一般是这样的：

• 首先，我们在门诊大厅前台或自助挂号机进行挂号；
• 随后，挂号结束后我们找到对应的诊室就诊： 诊室每次只能有一个患者就诊；
• 如果此时诊室空闲，直接进入就诊；
• 如果此时诊室内有患者正在就诊，那么我们进入候诊室，等待叫号；

就诊结束后，走出就诊室，候诊室的下一位候诊患者进入就诊室。

这个就诊过程你一定耳熟能详，理解起来必然毫不费力气。我们做了一张图展示图下：

仔细看这幅图中的就诊过程，如果你理解了这个过程，你就理解了Monitor. 这么简单吗？不要怀疑自己，是的。你竟然早已理解Monitor机制！

不要小看这个机制，它可是生活中的智慧体现。在这个就诊机制中，它起到了两个关键性的作用：

• 互斥（mutual exclusion ）：每次只允许一个患者进入候诊室就诊；
• 协作（cooperation）：就诊室中的患者就诊结束后，可以通知候诊区的下一位患者。

明白了吗？你在医院就诊的过程竟然和Monitor的机制几乎一模一样。我们换个方式来描述Monitor在计算机科学中的作用：

• 互斥（mutual exclusion ）：每次只允许一个线程进入临界区；
• 协作（cooperation）：当临界区的线程执行结束后满足特定条件时，可以通知其他的等待线程进入。

而就诊过程中的门诊大厅、就诊室、候诊室则恰好对应着Monitor中的三个关键概念。其中：

• 门诊大厅：所有待进入的线程都必须先在**入口（Entry Set）**挂号才有资格；
• 就诊室：一个每次只能有一个线程进入的特殊房间（Special Room）；
• 候诊室：就诊室繁忙时，进入等待区（Wait Set）；

我们把上面的图稍作调整，就可以看到Monitor在Java中的模样：

对比来看，相信你已经很直观地理解Monitor机制。再一回味，你会发现synchronized正是对Monitor机制的一种实现。而在Java中，每一个对象都会关联一个监视器。

二、从synchronized源码感受Monitor

既然synchronized是对Monitor机制的一种实现，为了让你更有体感，我们可以写一段极简代码一探究竟。

这段代码极为简单，但是够用，我们在代码中使用了

synchronized

关键字：

public class SyncMonitorDemo {
public static void main(String[] args) {
Object o = new Object();
synchronized (o) {
System.out.println("locking...");
}
}
}

代码写好后，分别执行

javac SyncMonitorDemo.java

和

javap -v SyncMonitorDemo.class

，随后你就能得到下面这样的字节码：

Classfile SyncMonitorDemo.class
Last modified May 26, 2021; size 684 bytes
MD5 checksum e366920f22845e98c45f26531596d6cf
Compiled from "SyncMonitorDemo.java"
public class cn.tao.king.juc.execises1.SyncMonitorDemo
minor version: 0
major version: 49
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref          #2.#22         // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Class              #23            // java/lang/Object
#3 = Fieldref           #24.#25        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
#4 = String             #26            // locking...
#5 = Methodref          #27.#28        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
#6 = Class              #29            // cn/tao/king/juc/execises1/SyncMonitorDemo
#7 = Utf8               <init>
#8 = Utf8               ()V
#9 = Utf8               Code
#10 = Utf8               LineNumberTable
#11 = Utf8               LocalVariableTable
#12 = Utf8               this
#13 = Utf8               Lcn/tao/king/juc/execises1/SyncMonitorDemo;
#14 = Utf8               main
#15 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
#16 = Utf8               args
#17 = Utf8               [Ljava/lang/String;
#18 = Utf8               o
#19 = Utf8               Ljava/lang/Object;
#20 = Utf8               SourceFile
#21 = Utf8               SyncMonitorDemo.java
#22 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
#23 = Utf8               java/lang/Object
#24 = Class              #30            // java/lang/System
#25 = NameAndType        #31:#32        // out:Ljava/io/PrintStream;
#26 = Utf8               locking...
#27 = Class              #33            // java/io/PrintStream
#28 = NameAndType        #34:#35        // println:(Ljava/lang/String;)V
#29 = Utf8               cn/tao/king/juc/execises1/SyncMonitorDemo
#30 = Utf8               java/lang/System
#31 = Utf8               out
#32 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
#33 = Utf8               java/io/PrintStream
#34 = Utf8               println
#35 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
{
public cn.tao.king.juc.execises1.SyncMonitorDemo();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 3: 0
LocalVariableTable:
Start  Length  Slot  Name   Signature
0       5     0  this   Lcn/tao/king/juc/execises1/SyncMonitorDemo;

public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=4, args_size=1
0: new           #2                  // class java/lang/Object
3: dup
4: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: dup
10: astore_2
11: monitorenter
12: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
15: ldc           #4                  // String locking...
17: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
20: aload_2
21: monitorexit22: goto          30
25: astore_3
26: aload_2
27: monitorexit
28: aload_3
29: athrow
30: return
Exception table:
from    to  target type
12    22    25   any
25    28    25   any
LineNumberTable:
line 5: 0
line 6: 8
line 7: 12
line 8: 20
line 9: 30
LocalVariableTable:
Start  Length  Slot  Name   Signature
0      31     0  args   [Ljava/lang/String;
8      23     1     o   Ljava/lang/Object;
}
SourceFile: "SyncMonitorDemo.java"

javap

是JDK自带的一个反汇编命令。你可以忽略其他不必要的信息，直接在结果中找到下面这段代码：

11: monitorenter
12: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
15: ldc           #4                  // String locking...
17: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
20: aload_2
21: monitorexit

看到

monitorenter

和

monitorexit

指令，相信智慧的你已经看穿一切。

以上就是文本的全部内容，恭喜你又上了一颗星✨

夫子的试炼

• 写一段包含

  synchronized

  关键字的代码，使用

  javap

  命令观察结果。

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