monitorenter /moniterexit
在 Java 中，同步代码块通过 monitorenter 和 moniterexit 字节码指令来保证同一时刻只有一个线程能够进入同步代码块，下面从监视器（Monitor）的概念、monitorenter 和 moniterexit 的工作流程以及锁的状态几个方面详细阐述其实现原理。
监视器（Monitor）的概念
每个 Java 对象都可以关联一个监视器（Monitor），监视器是 Java 中实现同步的基础，它本质上是一个同步工具，也可以理解为一种锁的实现。监视器有一个重要的属性：进入数（Entry Count），用于记录有多少个线程进入了该监视器。当进入数为 0 时，表示该监视器没有被任何线程持有；当有线程进入监视器时，进入数会加 1；当线程退出监视器时，进入数会减 1。
monitorenter 指令的工作流程
当 JVM 执行到 monitorenter 指令时，会按照以下步骤尝试获取对象关联的监视器：
- 检查监视器的进入数：首先检查对象关联的监视器的进入数是否为 0。
- 如果进入数为 0，说明该监视器没有被任何线程持有，当前线程可以成功获取该监视器，将进入数设置为 1，同时该线程成为监视器的所有者，然后继续执行同步代码块中的代码。
- 如果进入数不为 0，说明已经有其他线程持有了该监视器，此时当前线程会被阻塞，进入等待队列，直到监视器的进入数变为 0 时，再尝试获取监视器。
- 可重入性：如果当前线程已经是该监视器的所有者，再次执行
monitorenter指令时，监视器的进入数会加 1，而不是被阻塞。这就是 Java 中synchronized的可重入特性，允许同一个线程多次进入同一个同步代码块，避免了死锁的发生。
moniterexit 指令的工作流程
当 JVM 执行到 moniterexit 指令时，会按照以下步骤释放对象关联的监视器：
- 减少进入数：将监视器的进入数减 1。
- 判断是否释放监视器：如果进入数减为 0，说明当前线程已经完全退出了该同步代码块，会释放该监视器，唤醒等待队列中等待获取该监视器的线程，让它们有机会竞争获取监视器。
- 异常处理：在同步代码块中，如果发生异常，也会执行
moniterexit指令，确保监视器能够被正确释放，避免出现死锁的情况。这就是为什么在字节码中会有两个moniterexit指令，一个用于正常退出同步代码块，另一个用于异常退出同步代码块。
示例代码及字节码分析
public class SynchronizedBlockExample {
public void test() {
Object lock = new Object();
synchronized (lock) {
// 同步代码
}
}
}
对应的字节码片段：
public void test();
Code:
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: monitorenter // 进入同步块，尝试获取监视器
10: aload_1
11: monitorexit // 正常退出同步块，释放监视器
12: goto 20
15: astore_2
16: aload_1
17: monitorexit // 异常退出同步块，释放监视器
18: aload_2
19: athrow
20: return
通过 monitorenter 和 moniterexit 指令以及监视器的进入数机制，Java 保证了同一时刻只有一个线程能够进入同步代码块，从而实现了线程同步。