ObjectMonitor，ObjectWaiter 实现wait()，notify()

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

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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        = ;
  _waiters      = ,
  _recursions   = ;
  _object       = NULL;
  _owner        = NULL;
  _WaitSet      = NULL;
  _WaitSetLock  =  ;
  _Responsible  = NULL ;
  _succ         = NULL ;
  _cxq          = NULL ;
  FreeNext      = NULL ;
  _EntryList    = NULL ;
  _SpinFreq     =  ;
  _SpinClock    =  ;
  OwnerIsThread =  ;
}

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 = ;
    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

java 中的 wait 和 notify 实现的源码分析

http://bbs.csdn.net/topics/80052746