Sychronized锁升级了解？无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁

一、对synchronized的基本认识

synchronized同步锁是一个JVM层面的锁，之所以说他是一个jvm层面的锁，是因为开发者不需要关心这个锁是何时获取何时释放，只需要在需要同步的地方添加synchronized即可。

使用synchronized的场景就是在多线程的情况下，多个线程对资源的抢占会出现资源数错乱的现象。

synchronized同步机制可以用来修饰一个静态方法、普通方法、代码块。但是归根结底就属于两类锁对象：对象锁和类对象锁。

修饰不同的方法对应的锁对象也是不一样的。

• 静态方法：对于静态方法来说，锁对象是Class类对象。

• 普通方法：对于普通方法来说，锁对象是this对象。

• 代码块：对于代码块来说，锁对象是任何一个应用对象，可以自己创建。例如：String等等。

synchronized锁还是一个重量级锁，值得说的是在JDK6及其以前，synchronized所是一个重量级锁，使用它的时候对于性能的影响是很大的，不推荐使用；但是在jdk6之后，就对这个synchronized同步锁实现了优化，引入了：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁，称为锁升级。对于锁升级的内容在第二个模块做解释。

synchronized同步锁有四个特点：

• 原子性

所谓的原子性，指的就是一次或多次操作中，要么都执行成功（指的是在执行过程中不能受任何外在因素的印象），要么就是不执行。

在Java中，对于基本数据类型的读写是原子性的，比如：i++ i-- ，这些计算其实是分为三步的：1、获得数据 2、计算数据 3、进行赋值 虽然为三步但是是原子操作，用synchronized关键字修饰的方法或代码块就是能够实现原子性，在执行同步代码前，会先获得锁，然后执行，这个时候就没有任何的线程对其进行影响，当执行完毕后，释放锁，即保证了原子性。

• 可见性

所谓的可见性，指类的就是共享资源的改变对于所有的线程都是可见的，都是暴露的。

synchronized和volatile关键字都是可见性的，只不过，synchronized是通过加锁实现的，而volatile是通过背后的缓存一致性协议和嗅探机制实现的。

synchronized通过加锁在多线程环境中可实现锁的可见，其他线程没有获得锁对象就只能进行阻塞，在获得锁对象之前会将线程的工作内存清除掉，从主内存中获得新的值，放在工作内存中，计算完毕之后，会在释放锁之前，将资源刷新会主内存，然后释放锁资源。

• 有序性

所谓的有序性，指的就是会根据代码的顺序有序的执行。

synchronized通过加锁实现了在同一时刻只能有一个线程获得锁资源，对于同步的代码是顺序进行访问的，保证了其有序性。

• 可重入性

所谓的可重入性，指的是已经获得锁资源的线程在此访问相同锁资源的代码时，是可以再次获得该锁资源的，

比如：有A、B、C三个方法，都是相同的锁资源，当执行A方法的时候获得了锁，在A方法中引用了B方法，在B方法中引用了C方法，是可以实现三个方法的一次执行的。

二、synchronized锁的实现

synchronized锁的实现在字节码层面是分不同的情况的。

• 如果当前是对同步代码块实现加锁的话，在字节码文件中，同步代码前后会有monitorenter和monitorexit指令。

为什么会存在两个monitorexit，是为了避免异常出现，而不能及时的释放所得资源。

• 如果当前是对方法实现加锁的话，在字节码文件中，并没有monitorenter和monitorexit，而是会有一个flag标志：ACC_Synchronized标志。

三、synchronized底层实现

说这个synchronized底层实现前，需要说一下对象的内存模型，对象是分为三个部分的：

• 对象头

• 实例数据

• 填充对齐

其中，对象头与锁的关系很密切，不管是synchronized申请锁还是释放锁都是与对象头有关系。

对象头主要的结构由：Mark Word、Class Point

MarkWork：主要存储的就是锁信息、分代年龄、GC标志等等

Class Point：是一个类型执行，JVM可以通过这个指针确定这个对象属于哪个类的实例对象。

synchronized锁在jdk6之后是有四种状态的：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。锁的状态标志，都是存储在MarkWord中的。在synchronized申请锁或者锁升级的时候都是需要对markword进行锁标志获取的。

四、了解synchronized的锁升级过程

synchronized锁的升级是一个不可逆的过程，也就是说，如果从偏向锁最终升级为重量级锁，则就算之后的QPS（每一秒访问量）平稳，也是不能进行锁的状态回溯的。

• 偏向锁

核心思想是：当一个线程获得到了锁，那么对象头的markword的结构就会改变为偏向锁结构。当再次获得锁时，不需要做任何的同步操作，只需要检查markword中的锁标记是不是偏向锁标记，以及当前的线程ID是不是等于markword的ThreadID即可。节省大量申请锁的操作。

• 轻量级锁

轻量级锁是由偏向锁升级而来的，当存在第二个线程申请同一个资源的时候，就会把偏向锁升级为轻量级锁。

• 重量级锁

重量级锁是由轻量级锁升级而来的，指的是在同一时间有多个线程对同一个资源进行竞争，这个时候所得状态就会变成重量级锁。重量级锁的开销也是很大的。