Java虚拟机可以支持方法级和方法内部一段指令序列的同步，这两种同步结构都是使用管程（Monitor）来支持的。
方法级的同步是隐式，则无需通过字节码指令来控制的，它实现在方法调用和返回操作之中。虚拟机可以从方法常量池中的方法表结构（method_info Structure）中的ACC_SYNCHRONIZED访问标志区分一个方法是否是同步方法。当方法调用时，调用指令将会检查方法的ACC_SYNCHRONIZED访问标志是否被设置，如果设置了，执行线程先持有管程，然后再执行方法，最后在方法完成（无论是正常完成还是非正常完成）时释放管程。在方法执行期间，执行线程持有了管程，其他线程都无法再获得同一个管程。如果一个同步方法执行期间抛出了异常，并且在方法内部无法处理异常，那这个同步方法所持有的管程将在异常抛到同步方法之外时自动释放。
同步一段指令集序列通常是由Java语言的synchronized块来表示的，Java虚拟机的指令集中有monitorenter和monitorexit两条指令来支持synchronized关键字的语义，正确实现synchronized关键字需要编译器与Java虚拟机两者协作支持。
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