Java 锁机制中对象的监视器 Monitor 怎么工作-Java面试题-PHP中文网

java monitor是synchronized的底层机制，每个对象隐式关联一个monitor，其状态存储于对象头mark word中，包含owner、entrylist和waitset三部分，支持重入与wait/notify协作。

java 锁机制中对象的监视器 monitor 怎么工作

Java 中的 Monitor（监视器）是 synchronized 关键字背后的底层机制，它确保同一时刻只有一个线程能执行被保护的代码块或方法。Monitor 不是 Java 语言层面的类，而是 JVM 规范定义的一种同步原语，由每个对象实例隐式关联一个 Monitor —— 也就是常说的“对象锁”或“内置锁”（intrinsic lock）。

Monitor 与对象头的关系

JVM 在对象内存布局中，将 Monitor 的状态信息（如持有线程、等待队列、计数器等）与对象头（Object Header）紧密绑定。具体来说：

对象刚创建时，其 Mark Word（标记字段）中记录的是无锁状态（如 hashcode 或偏向线程 ID）；
当第一次有线程进入 synchronized 块时，JVM 尝试将该对象升级为轻量级锁，用 Mark Word 存储指向线程栈中 Lock Record 的指针；
若发生竞争（如另一个线程尝试获取同一把锁），则膨胀为重量级锁：Mark Word 指向一个操作系统互斥量（Mutex），而这个 Mutex 就对应着该对象的 Monitor 实例；
Monitor 内部维护三个关键部分：Owner（当前持有锁的线程）、EntryList（等待获取锁的线程队列）、WaitSet（调用 wait() 后挂起的线程队列）。

Monitor 的典型工作流程

以 synchronized(obj) { ... } 为例，整个过程如下：

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线程 T1 执行到 synchronized 代码块入口，尝试获取 obj 的 Monitor；
若 Monitor 未被占用，T1 成功获取并成为 Owner，进入临界区；
若 T2 此时也来抢锁，发现 Owner 非空，则被加入 EntryList 并阻塞（park），等待被唤醒；
T1 执行完 synchronized 块后释放 Monitor，JVM 从 EntryList 中随机唤醒一个线程（比如 T2），T2 尝试重新竞争锁；
若 T1 在临界区内调用了 obj.wait()，它会释放 Monitor 并进入 WaitSet，同时让出 CPU；其他线程调用 obj.notify() 或 notifyAll() 时，会将 WaitSet 中的线程移入 EntryList 等待重新竞争。

Monitor 和 wait/notify 的协作逻辑

wait()、notify()、notifyAll() 必须在 synchronized 块内调用，原因正在于它们操作的是同一个 Monitor：

wait()：当前线程必须是 Monitor 的 Owner，否则抛出 IllegalMonitorStateException；成功后自动释放 Monitor，并把自己放入 WaitSet；
notify()：只唤醒 WaitSet 中的一个线程，将其移到 EntryList；但不立即交出 Monitor，被唤醒线程仍需等待当前线程退出 synchronized 块；
notifyAll()：将 WaitSet 全部移入 EntryList，所有线程重新竞争 Monitor；适合存在多个条件变量或避免信号丢失的场景。