一、锁的释放-获取建立的happens-before关系

锁是Java并发编程中最重要的同步机制。锁除了让临界区互斥执行外，还可以让释放锁的线程向获取同一个锁的线程发送消息。

下面是锁释放-获取的示例代码：

class MonitorExample {
	int a = 0;
	
	public synchronized void writer() {　　　　// 1
		a++;　　　　　　　　　　// 2
	}　　　　　　　　　　　　// 3
	
	public synchronized void reader() {　　　// 4
		int i = a;　　　　　　　　// 5
		……
	}　　　　　　　　　　　　// 6
}

假设线程A执行writer()方法，随后线程B执行reader()方法。

根据happens-before规则，这个过程包含的happens-before关系可以分为以下3类：

根据程序次序规则，1 happens-before 2,2 happens-before 3;4 happens-before 5,5 happens-before 6。
根据监视器锁规则，3 happens-before 4。
根据happens-before的传递性，2 happens-before 5。

上述happens-before关系的图形化表现形式如下图所示：

在这里插入图片描述
在上图中，每一个箭头链接的两个节点，代表了一个happens-before关系。黑色箭头表示程序顺序规则；橙色箭头表示监视器锁规则；蓝色箭头表示组合这些规则后提供的happens-before保证。

上图表示在线程A释放了锁之后，随后线程B获取同一个锁。在上图中，2 happens-before5。因此，线程A在释放锁之前所有可见的共享变量，在线程B获取同一个锁之后，将立刻变得对B线程可见。

二、锁的释放和获取的内存语义

当线程释放锁时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中。

以MonitorExample程序为例，A线程释放锁后，共享数据的状态示意图如下图所示：

class MonitorExample {
	int a = 0;
	
	public synchronized void writer() {　　　　// 1
		a++;　　　　　　　　　　// 2
	}　　　　　　　　　　　　// 3
	
	public synchronized void reader() {　　　// 4
		int i = a;　　　　　　　　// 5
		……
	}　　　　　　　　　　　　// 6
}

在这里插入图片描述
当线程获取锁时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效。从而使得被监视器保护的临界区代码必须从主内存中读取共享变量。

下图是锁获取的状态示意图：

在这里插入图片描述
对比锁释放-获取的内存语义与volatile写-读的内存语义可以看出：锁释放与volatile写有相同的内存语义；锁获取与volatile读有相同的内存语义。

下面对锁释放和锁获取的内存语义做个总结:

线程A释放一个锁，实质上是线程A向接下来将要获取这个锁的某个线程发出了（线程A对共享变量所做修改的）消息。
线程B获取一个锁，实质上是线程B接收了之前某个线程发出的（在释放这个锁之前对共享变量所做修改的）消息。
线程A释放锁，随后线程B获取这个锁，这个过程实质上是线程A通过主内存向线程B发送消息。

三、小结

通过此文可以了解锁释放与volatile写有相同的内存语义，锁获取与volatile读有相同的内存语义。

【读书笔记】《Java并发编程的艺术》Java内存模型——锁的内存语义