ObjectMonitor，ObjectWaiter 实现wait()，notify()
2014-04-25 15:14 Loull 阅读(3599) 评论(1) 编辑 收藏 举报0、java对象锁监视器
在JVM的规范中，有这么一些话：
“在JVM中，每个对象和类在逻辑上都是和一个监视器相关联的”
“为了实现监视器的排他性监视能力，JVM为每一个对象和类都关联一个锁”
“锁住了一个对象，就是获得对象相关联的监视器”
监视器好比一做建筑,它有一个很特别的房间,房间里有一些数据,而且在同一时间只能被一个线程占据,
进入这个建筑叫做"进入监视器"
进入建筑中的那个特别的房间叫做"获得监视器"
占据房间叫做"持有监视器"
离开房间叫做"释放监视器"
离开建筑叫做"退出监视器".
而一个锁就像一种任何时候只允许一个线程拥有的特权.
一个线程可以允许多次对同一对象上锁.对于每一个对象来说,java虚拟机维护一个计数器,记录对象被加了多少次锁,没被锁的对象的计数器是0,线程每加锁一次,计数器就加1,每释放一次,计数器就减1.当计数器跳到0的时候,锁就被完全释放了.
java虚拟机中的一个线程在它到达监视区域开始处的时候请求一个锁.JAVA程序中每一个监视区域都和一个对象引用相关联
监视器：monitor
锁：lock(JVM里只有一种独占方式的lock)
进入监视器：monitorenter
离开/释放监视器：monitorexit
(monitorenter和monitorexit是JVM的指令)
拥有者：owner
在JVM里，monitor就是实现lock的方式。
monitorenter就是获得某个对象的lock(owner是当前线程)
monitorexit就是释放某个对象的lock
在oracle JVM 1.6 里面实现的object的wait 和notify方法是在synchronizer.cpp里实现。
先介绍2个对象：
一. ObjectMonitor 对象 主要用来监视创立的Object
在synchronizer.cpp 里定义了，ObjectMonitor 的对象，我们来看ObjectMonitor的对象的结构体
ObjectMonitor::ObjectMonitor() { _header = NULL; _count = 0; _waiters = 0, _recursions = 0; _object = NULL; _owner = NULL; _WaitSet = NULL; _WaitSetLock = 0 ; _Responsible = NULL ; _succ = NULL ; _cxq = NULL ; FreeNext = NULL ; _EntryList = NULL ; _SpinFreq = 0 ; _SpinClock = 0 ; OwnerIsThread = 0 ; }
每个object的对象里 markOop->monitor() 里可以保存ObjectMonitor的对象。
建立ObjectMonitor的算法：
如果不存在，可以向Thread 的ObjectMonitor 的对象列表中Allocate free objectMonitor 对象。
每个线程都有ObjectMonitor 的free和used的objectMonitor对象列表,如果没有free objectMonitor对象列表，将向global 中ListLock Allocate为了提高效率。
二. ObjectWaiter 对象
ObjectWaiter 对象
class ObjectWaiter : public StackObj { public: enum TStates { TS_UNDEF, TS_READY, TS_RUN, TS_WAIT, TS_ENTER, TS_CXQ } ; enum Sorted { PREPEND, APPEND, SORTED } ; ObjectWaiter * volatile _next; ObjectWaiter * volatile _prev; Thread* _thread; ParkEvent * _event; volatile int _notified ; volatile TStates TState ; Sorted _Sorted ; // List placement disposition bool _active ; // Contention monitoring is enabled public: ObjectWaiter(Thread* thread) { _next = NULL; _prev = NULL; _notified = 0; TState = TS_RUN ; _thread = thread; _event = thread->_ParkEvent ; _active = false; assert (_event != NULL, "invariant") ; } void wait_reenter_begin(ObjectMonitor *mon) { JavaThread *jt = (JavaThread *)this->_thread; _active = JavaThreadBlockedOnMonitorEnterState::wait_reenter_begin(jt, mon); } void wait_reenter_end(ObjectMonitor *mon) { JavaThread *jt = (JavaThread *)this->_thread; JavaThreadBlockedOnMonitorEnterState::wait_reenter_end(jt, _active); } };
ObjectWaiter 对象里存放thread(线程对象) 和 ParkEvent（线程的unpark）, 每一个等待锁的线程都会有一个ObjectWaiter对象.
而objectwaiter是个双向链表结构的对象。
我们可以看到在ObjectMonitor对象里有2个队列成员_WaitSet 和 _EntryList 存放的就是ObjectWaiter
_WaitSet：
主要存放所有wait的线程的对象，也就是说如果有线程处于wait状态，将被挂入这个队列
_EntryList：
所有在等待获取锁的线程的对象，也就是说如果有线程处于等待获取锁的状态的时候，将被挂入这个队列。
三、Wait 方法实现：
ObjectSynchronizer::wait方法
通过object的对象中找到ObjectMonitor对象
调用方法
void ObjectMonitor::wait(jlong millis, bool interruptible, TRAPS)
通过ObjectMonitor::AddWaiter调用把新建立的ObjectWaiter对象放入到 _WaitSet 的队列的末尾中
然后在ObjectMonitor::exit释放锁，接着 thread_ParkEvent->park 也就是wait
四、Notify方法的实现：
ObjectSynchronizer::notify方法
调用ObjectSynchronizer::inflate
object的对象中找到ObjectMonitor对象
然后调用方法ObjectMonitor::notify
调用ObjectMonitor::DequeueWaiter 摘除第一个ObjectWaiter对象从_WaitSet 的队列中
并把这个ObjectWaiter对象放入_EntryList中,_EntryList 存放的是ObjectWaiter的对象列表，列表的大小就是那些所有在等待这个对象锁的线程数。
注意这里并没有调用ObjectMonitor::exit释放锁
NotifyALL和Notify 的区别就是
通过遍历调用ObjectMonitor::DequeueWaiter，把所有的_WaitSet的队列中的ObjectWaiter对象放入到_EntryList中
关于放入到_EntryList的策略大概有4中Policy，其中还涉及到一个_cxq的队列，先不具体介绍了
notify, 和notifyAll 都没有释放对象的锁，而是在Synchronizer同步块结束的时候释放
如何释放锁
调用ObjectMonitor::exit
从_EntryList里找到一个ObjectWaiter，因为ObjectWaiter里有线程的_event ParkEvent，调用unpark() 通知ObjectWaite里的线程运行（拿到锁），具体实现在ObjectMonitor::ExitEpilog方法里
Reference
