在前面的文章中，我們已經體驗過synchronized的用法，並對鎖的概念和原理做了簡單的介紹。然而，你可能已經察覺到，有一個概念似乎總是和synchronized、鎖這兩個概念如影相隨，很多人也比較喜歡問它們之間的區別，這個概念就是Monitor，也叫監視器。
所以，在講解完synchronized、鎖之後，文字將為你講解Monitor，揭示它們之間那些公開的祕密，希望你不再迷惑。
首先，你要明白的是，Monitor作為一種同步機制，它並非Java所特有，但Java實現了這一機制。
為了具象地理解Monitor這一抽象概念，我們先來分析身邊的一個常見場景。
一、從醫院排隊就診機制理解Monitor
相信你一定有過去醫院就診的經歷。我們去醫院時，情況一般是這樣的：
- 首先，我們在門診大廳前臺或自助掛號機進行掛號；
- 隨後，掛號結束後我們找到對應的診室就診：
- 診室每次只能有一個患者就診；
- 如果此時診室空閒，直接進入就診；
- 如果此時診室內有患者正在就診，那麼我們進入候診室，等待叫號；
- 就診結束後，走出就診室，候診室的下一位候診患者進入就診室。
這個就診過程你一定耳熟能詳，理解起來必然毫不費力氣。我們做了一張圖展示圖下：
仔細看這幅圖中的就診過程，如果你理解了這個過程，你就理解了Monitor. 這麼簡單嗎？不要懷疑自己，是的。你竟然早已理解Monitor機制！
不要小看這個機制，它可是生活中的智慧體現。在這個就診機制中，它起到了兩個關鍵性的作用：
- 互斥（mutual exclusion ）：每次只允許一個患者進入候診室就診；
- 協作（cooperation）：就診室中的患者就診結束後，可以通知候診區的下一位患者。
明白了嗎？你在醫院就診的過程竟然和Monitor的機制幾乎一模一樣。我們換個方式來描述Monitor在電腦科學中的作用：
- 互斥（mutual exclusion ）：每次只允許一個執行緒進入臨界區；
- 協作（cooperation）：當臨界區的執行緒執行結束後滿足特定條件時，可以通知其他的等待執行緒進入。
而就診過程中的門診大廳、就診室、候診室則恰好對應著Monitor中的三個關鍵概念。其中：
- 門診大廳：所有待進入的執行緒都必須先在入口（Entry Set）掛號才有資格；
- 就診室：一個每次只能有一個執行緒進入的特殊房間（Special Room）；
- 候診室：就診室繁忙時，進入等待區（Wait Set）；
我們把上面的圖稍作調整，就可以看到Monitor在Java中的模樣：
對比來看，相信你已經很直觀地理解Monitor機制。再一回味，你會發現synchronized正是對Monitor機制的一種實現。而在Java中，每一個物件都會關聯一個監視器。
二、從synchronized原始碼感受Monitor
既然synchronized是對Monitor機制的一種實現，為了讓你更有體感，我們可以寫一段極簡程式碼一探究竟。
這段程式碼極為簡單，但是夠用，我們在程式碼中使用了synchronized關鍵字：
public class SyncMonitorDemo {
public static void main(String[] args) {
Object o = new Object();
synchronized (o) {
System.out.println("locking...");
}
}
}
程式碼寫好後，分別執行javac SyncMonitorDemo.java和 javap -v SyncMonitorDemo.class，隨後你就能得到下面這樣的位元組碼：
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: monitorexit
22: 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自帶的一個反彙編命令。你可以忽略其他不必要的資訊，直接在結果中找到下面這段程式碼：
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，相信智慧的你已經看穿一切。
以上就是文字的全部內容，恭喜你又上了一顆星✨
夫子的試煉
- 寫一段包含
synchronized關鍵字的程式碼，使用javap命令觀察結果。
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