引言

synchronized 是Java种的一种保证线程安全的加锁方式，要搞懂他的原理，我们就得明白以下概念。

• 上下文切换：我们都知道操作系统在用户态和内核态直接切换是十分浪费资源的，所以我们得避免这种上下文的频繁切换，对此synchronized 引入了锁升级，膨胀机制，从偏向锁，到轻量级锁，到重量级锁的过程。
• Java中的对象长什么样子？
• 对象头长什么样子？
• 是怎么加锁的，冲突了怎么办，怎么解锁？

Java中对象和Monitor

对象

对象中有对象头，实例数据

对象头(mark word)长啥样

hashcode，分代年龄，是否是偏向锁，加锁标识

Monitor

monitor 又称管程，也叫锁。是JVM层提供的，每一个对象对应一个monitor。

工作原理

• 用了synchronized(obj)之后，对象的markword中就有个指针指向monitor的地址,并且monitor中的owner从null变为thread-1.
• thread-2来抢占共享资源,发现monitor 已经被抢占了,就去阻塞队列里面排队,变成阻塞状态.
• synchronized(obj) 执行完之后会唤醒阻塞队列中的线程,此时是非公平的

轻量级锁

• 加锁 每个线程在加锁的时候会产生一个锁记录,锁记录中的 lock-recoad-address 00 与 对象头中的markword cas交换,轻量级锁加锁成功
• 冲突 同一个线程重新获取锁,会产生一个新的锁记录,因为已经加锁了,就cas不成功,锁记录的地址为null
• 解锁 锁记录为null的话就表示是重入的锁,不为null就交换markword.

锁膨胀

• 加锁 在刚才的冲突环节,如果不是自己的线程,那么会锁就会膨胀,对象的markword就指向Monitor地址 10 此时thread-1就进入entryList 阻塞队列中,等待唤醒.
• 解锁 等thread-0 执行完之后,发现cas交换失败了,就会进行重量级锁的解锁,将Monitor 中的owner赋值null,并且唤醒EntryList中的线程.

偏向锁

• 加锁 我们发现轻量级锁每次同一个线程还是需要cas检查,这也是很耗费性能的,JVM对这个进行了优化,默认是开启偏向锁.不采用锁记录和对象头交换的形式,而是直接将线程的地址和对象的markword交换,这样每次只需要看当前来的线程是本线程就不需要cas了.

结论

synchronized 默认是加偏向锁，这样就避免了cas自旋去交换lockrecoad地址和对象头地址指针。当多个线程交替，没有冲突的时候，（JVM会认为此时把共享资源只分配给一个人不合适）偏向锁升级为轻量级锁，再次强调轻量级锁是没有冲突的情况下。如果此时发生了冲突，两个线程同时都要抢占共享资源，那么轻量级锁就会膨胀成重量级锁这个时候会发送一次上下文切换。对象头的锁指针指向Monitor的地址，并且Monitor的Owner为当前获取共享资源线程的地址，加锁标志位置为10.没有抢占到共享资源的就进入阻塞队列等待被唤醒。

ps:文章是查阅相关资料以及个人理解总结而成，如果有错误的地方，欢迎批评指正。