操作系统锁的实现方法有哪几种

Java并发之Monitor实现

可能在synchronized关键字的实现原理中，你已经知道了它的底层是使用Monitor的相关指令来实现的，但是还不清楚Monitor的具体细节。本文将让你彻底Monitor的底层实现原理

01简介

本文主要翻译Monitors – The Basic Idea of Java Synchronization国外大神的文章，刚兴趣的同学可以阅读一下原文。当你在学校学习操作系统课程的，你可能记得管程在操作系统中是一个同步概念。当然，管程也被用在Java同步中。本文将会使用分析陈述管程基本思想。

02什么是管程

一个管程可以被认为是一个带有特殊房间的建筑，这个特殊房间只能被一个线程占用。这个房间包含很多数据和代码。

如果一个线程要占用特殊房间(也就是红色区域)，那么首先它必须在Hallway中等待。调度器基于某些规则(例如先进先出)从Hallway中取一个线程。如果线程在Hallway由于某些原因被挂起，它将会被送往等待房间(也就是蓝色区域)，在一段时间后被调度到特殊房间中。

简而言之，监视器是一种监视现场访问特殊房间的设备。他能够使有且仅有一个线程访问的受保护的代码和数据。

03监视器如何在Java中实现

在Java虚拟机中，每一个对象和类都与一个监视器相关联。为了实现监视器的互斥功能，锁(有时候也称为互斥体)与每一个对象和类关联。在操作系统书中，这叫做信号量，互斥锁也被称为二元信号量。

如果一个线程拥有某些数据上的锁，其他线程想要获得锁只能等到这个线程释放锁。如果我们在进行多线程编程时总是需要编写一个信号量，那就不太方便了。幸运的是，我们不需要这样做，因为JVM会自动为我们做这件事。

为了声明一个同步区域(这里意味着数据不可能被超过一个线程访问)，Java提供了synchronized块和synchronized方法。一旦代码被synchronized关键字绑定，它就是一个监视器区域。它的锁将会在后面被JVM实现。

06在Java同步代码中，那部分是同步监视器

我们知道每一个对象或者是类都和监视器关联，我认为一个很好的说法是每一个对象有一个监视器，从每一个对象有自己的临界区并且能监控线程序列。

为了协作不同的线程，Java提供了wait()和notify()来挂起一个线程和唤醒另一个在对象上等待的线程。这里有三个版本:

wait(long timeout, int nanos)
wait(long timeout) notified by other threads or notified by timeout.
notify(all)

这些方法仅仅被调用在synchronized代码块和synchronized方法内。原因是，如果一个方法不需要互斥，那么就不需要在线程之间监视或协作，每个线程都可以自由地访问该方法。

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