Java并发—sychronized关键字

synchronized实现前提 1.1 对象监视器monitor 任何一个对象都有一个monitor对象与之关联

monitor提供线程阻塞和唤醒机制

当一个monitor被某个线程持有，它将处于锁定状态（获取锁）

    _header       = NULL;
    _count        = 0;  //锁计数器,sychronized是可重入锁
    _waiters      = 0,  
    _recursions   = 0;
    _object       = NULL;
    _owner        = NULL; //标识持有锁的线程
    _WaitSet      = NULL; //等待队列，与Object的wait()和notify()有关
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ; //同步队列，尝试获取锁的线程会进入EntryList，如果成功获得锁，则设置monitor的_owner为，如果没有成功获得锁，在EntryList中阻塞等待
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
  }

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核心字段

_count：计数器，如果为0，表示没有线程获得锁，如果不为0，表示有线程取得锁（可以实现可重入锁，持有锁的线程每尝试再次获取锁，计数器都会+1） _owner：标识持有锁的线程 _EntryList：一个线程如何尝试获取锁，会进入_EntryList，如果获得锁成功，将 _owner修改为自己；如果获得锁失败，则会在同步队列EntryList中阻塞等待 _waitSet：等待队列，与Object的wait()和notify()有关，如果一个线程在持有锁时，调用了其wait()，那么该线程会进入其_waitSet中，阻塞，并释放锁，知道有其他线程在持有锁时，调用其notify()将线程唤醒 1.2 JVM提供的指令 synchronized在JVM中通过 monitorenter指令和 monitorexit指令来进入和退出同步代码块

monitorenter指令

编译器会将monitorenter插入在同步代码块开始的位置，执行该指令时，会尝试获取通同步对象的monitor对象的所有权（尝试获得锁）

monitorexit指令

编译器会将monitorexit插入在同步代码块的结束处或异常处，释放同步对象的monitor对象的所有权（释放锁）

1.3 Mark Word 对象由三个部分组成——对象头，实例数据，对齐填充

对象头结构如下（非数组2个字，数组3个字）

第一个字——Mark Word 第二个字——指向对象Class对象的指针第三个字——数组长度 sychronized的实现与 Mark Word有关

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1.4 栈帧中的锁记录线程的栈帧中有一块空间——锁记录

线程如果成果获取偏向锁，会在锁记录中存储偏向锁偏向的线程ID 在尝试获取轻量级锁前，会把对象头的Mark Word复制到自己的锁记录中

锁升级 JDK1.6前，sychronzied是重量级锁

JDK1.6做了优化，对锁进行了分类——无锁，偏向锁，轻量级锁，重量级锁

2.1 锁升级过程

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偏向锁

持有偏向锁的线程使用完不会主动释放锁

下一个线程尝试获取偏向锁，会尝试通过CAS将Mark Word中的线程ID替换为自己的，如果原来持有锁的线程已经结束了同步代码块，那么替换就会成功，下一个线程就会取得锁

轻量级锁

持有锁的线程使用完后会尝试释放锁，如果释放失败，则升级为重量级锁

重量级锁

会阻塞未获取锁的线程，除了重量级锁，其他情况下，未持有锁的线程不会阻塞

2.2 各个锁的优缺点

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sychronized的内存语义保证可见性

编译器会将monitorenter指令插入在同步代码块开始的位置，当线程执行到该指令时，会尝试获取同步对象的monitor的所有权（尝试获取锁），如果获取成功，则成功获得锁——JMM会将线程对应的本地内存设置为无效，从而使得该线程执行同步代码块时必须从主内存读取共享变量编译器会将monitorexit指令插入在同步代码块的结束处或异常处，当线程执行到该指令时，会释放同步对象的monitor的所有权(释放锁)，JMM会把线程本地内存中的副本刷新到主内存中保证原子性

只允许一个线程获得锁后执行同步代码块

保证有序性

JMM不允许同步语句与非同步语句重排序，但是允许同步代码块内在不改变结果的前提下进行重排序（JMM虽然允许同步代码块内重排序，但是在程序员看来仍是有序的）