`synchronized` 锁的是什么
- 同步方法（非静态）测试示例一
- 同步方法（非静态）测试示例二
- 同步方法（静态）测试示例二
- 同步代码块测试示例一
- 同步代码块测试示例二
- 同步代码块测试示例三
`synchronized` 锁总结
- 同步方法
- 同步代码块
`synchronized` 原理
`synchronized` 优化升级
- 偏向锁
- - 偏向锁升级为轻量级锁
  - 偏向锁的释放
- 轻量级锁
- - 轻量级锁升级为重量级锁
锁粗化

`synchronized` 锁的是什么

在一些业务简单或某些单机系统不要求高性能高效率问题的情况下，可以使用 synchronized 进行线程安全处理，那么 synchronized 它到底锁的是什么

同步方法（非静态）测试示例一

public class SynchronizedTest {public synchronized void test() {System.out.println("test 方法开始调用...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("test 方法结束调用...");}public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 3; i++) {new Thread(() -> {SynchronizedTest synchronizedTest = new SynchronizedTest();synchronizedTest.test();}).start();}}
}结果：
test 方法开始调用...
test 方法开始调用...
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...
test 方法结束调用...
test 方法结束调用...

上面的程序起动了三个线程，同时运行 SynchronizedTest 类中的 test() 方法，虽然 test() 方法加上了 synchronized，但是查看结果，貌似 synchronized 没起作用
很明显，在 for 循环下面，我们创建了 3 个 SynchronizedTest 实例。所以我们怀疑 synchronized 没起作用，与这 3 个 SynchronizedTest 实例有关

同步方法（非静态）测试示例二

public class SynchronizedTest {public synchronized void test() {System.out.println("test 方法开始调用...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("test 方法结束调用...");}public static void main(String[] args) {SynchronizedTest synchronizedTest = new SynchronizedTest();for (int i = 0; i < 3; i++) {new Thread(synchronizedTest::test).start();}}
}结果：
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...

很明显，这一次在 for 循环下面，我们创建了 1 个 SynchronizedTest 实例，而且 synchronized 起作用了。达到了预期效果
结论：在非静态的方法上，加上 synchronized 时，它锁得是方法所在类的实例

同步方法（静态）测试示例二

public class SynchronizedTest {public static synchronized void test() {System.out.println("test 方法开始调用...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("test 方法结束调用...");}public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 3; i++) {new Thread(SynchronizedTest::test).start();}}
}结果：
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...

在一个静态的方法上，加上 synchronized 时，synchronized 起作用了。达到了预期效果
结论：在静态的方法上，加上 synchronized 时，它锁得是静态方法所在类的 Class 对象

同步代码块测试示例一

public class SynchronizedTest {public synchronized void test() {synchronized (this) {System.out.println("test 方法开始调用...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("test 方法结束调用...");}}public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {for (int i = 0; i < 3; i++) {SynchronizedTest synchronizedTest = new SynchronizedTest();new Thread(synchronizedTest::test).start();}}
}结果：
test 方法开始调用...
test 方法开始调用...
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...
test 方法结束调用...
test 方法结束调用...

上面的程序起动了三个线程，同时运行 SynchronizedTest 类中的 test() 方法，虽然 test() 方法加上了 synchronized，但是查看结果，貌似 synchronized 没起作用
很明显，在 for 循环下面，我们创建了 3 个 SynchronizedTest 实例。所以我们怀疑 synchronized 没起作用，与这 3 个 SynchronizedTest 实例有关

同步代码块测试示例二

public class SynchronizedTest {public synchronized void test() {synchronized (this) {System.out.println("test 方法开始调用...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("test 方法结束调用...");}}public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {SynchronizedTest synchronizedTest = new SynchronizedTest();for (int i = 0; i < 3; i++) {new Thread(synchronizedTest::test).start();}}
}结果：
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...
test 方法开始调用...
test 方法结束调用...

在使用 synchronized (this) { } 同步代码块起时作用了。达到了预期效果
结论：在使用 synchronized (this) { } 同步代码块时，它锁得是当前所在类的实例

同步代码块测试示例三

public class SynchronizedTest {public synchronized void test() {synchronized (SynchronizedTest.class) {System.out.println("test 方法开始调用...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("test 方法结束调用...");}}public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {for (int i = 0; i < 3; i++) {SynchronizedTest synchronizedTest = new SynchronizedTest();new Thread(synchronizedTest::test).start();}}
}

在使用 synchronized (类.class) { } 同步代码块起时作用了。达到了预期效果
虽然在 for 循环下面，我们创建了 3 个 SynchronizedTest 实例，显然没有干扰到预期效果，说明与这 3 个 SynchronizedTest 实例无关
结论：在使用 synchronized (类.class) { } 同步代码块时，它锁得是当前所在类的 Class 对象

`synchronized` 锁总结

同步方法

在非静态的方法上，加上 synchronized 时，它锁得是方法所在类的实例
在静态的方法上，加上 synchronized 时，它锁得是静态方法所在类的 Class 对象

同步代码块

在使用 synchronized (this) { } 同步代码块时，它锁得是当前所在类的实例
在使用 synchronized (类.class) { } 同步代码块时，它锁得是当前所在类的 Class 对象

`synchronized` 原理

JVM 中的同步是基于进入和退出 Monitor 监视器对象实现的。每个对象实例都会有一个 Monitor，Monitor 可以和对象一起创建、销毁

当多个线程同时访问一段同步代码时，多个线程会先被存放在 EntryList 集合（阻塞队列）中，处于 BLOCKED 阻塞状态的线程，都会被加入到该队列中
接下来当线程获取到对象的 Monitor 监视器时，Monitor 监视器是依靠底层操作系统的 Mutex Lock 来实现互斥的，线程申请 Mutex 成功，则持有该 Mutex，其它线程将无法获取到该 Mutex
如果线程调用 wait() 方法，就会释放当前持有的 Mutex，并且该线程会进入WaitSet 集合（等待队列）中，等待下一次被唤醒。此时线程会处于 WAITING 等待状态或者 TIMEDWAITING 超时等待状态
如果当前线程顺利执行完方法，也将释放 Mutex

总的来说，就是同步锁在这种实现方式中，因 Monitor 监视器是依赖于底层的操作系统实现的，存在用户态与内核态之间的切换（可以理解为上下文切换），所以增加了性能开销

`synchronized` 优化升级

为了提升性能，jdk 1.6 引入了偏向锁、轻量级锁、重量级锁，来减少锁竞争带来的线程上下文切换

在 jdk 1.6 中，锁对象一共有 4 种状态，级别从低到高依次是：无锁、偏向锁、轻量级锁和重量级锁，这几个状态会随着竞争情况逐渐升级
锁可以升级但不能降级，意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种锁升级却不能降级的策略，目的是为了提高获得锁和释放锁的效率

偏向锁

经过 HotSpot 的作者大量的研究发现，大多数时候是不存在锁竞争的，常常是一个线程多次获得同一个锁，因此如果每次都要竞争锁会增大很多没有必要付出的代价，为了降低获取锁的代价，才引入的偏向锁

偏向锁升级为轻量级锁

当线程 A 访问同步代码块并获取锁对象时，会在 Java 对象头和栈帧中记录偏向锁的线程 ID，因为偏向锁不会主动释放锁，因此以后线程 A 再次获取锁的时候，需要比较当前线程的线程 ID 和 Java 对象头中的线程 ID 是否一致
如果一致，说明还是线程 A 获取锁对象，则无需使用 CAS 来加锁、解锁
如果不一致，说明线程 B 要竞争锁对象，而偏向锁不会主动释放，因此还是存储的线程 A 的线程 ID，那么需要查看 Java 对象头中记录的线程 A 是否存活
如果没有存活，那么锁对象被重置为无锁状态，线程 B 可以竞争将其设置为偏向锁**
如果存活，那么立刻查找线程 A 的栈帧信息，如果还是需要继续持有这个锁对象，那么暂停当前线程 A，撤销偏向锁，升级为轻量级锁

偏向锁的释放

偏向锁的释放采用只有竞争才会释放锁的机制，线程是不会主动去释放偏向锁，需要等待其他线程来竞争，然后其他线程使用 CAS 替换掉原来的线程的线程 ID

轻量级锁

轻量级锁考虑的是竞争锁对象的线程不多，而且线程持有锁的时间也不长的情景。因为阻塞线程需要 CPU 从用户态转到内核态，代价较大，如果刚刚阻塞不久这个锁就被释放了，那这个代价就有点得不偿失了，因此这个时候就干脆不阻塞这个线程，让它自旋着等待锁释放

轻量级锁升级为重量级锁

线程 A 获取轻量级锁时，会先把锁对象的对象头 MarkWord 复制一份到线程 A 的栈帧中创建用于存储锁记录的空间，然后使用 CAS 把锁对象的对象头中的内容替换为线程 A 存储的锁记录的地址
如果在线程 A 复制对象头的同时（在线程 B 的 CAS 之前），线程 B 也准备获取锁，复制了对象头到线程 B 的锁记录空间中，但是在线程 B 在 CAS 的时候，发现线程 A 已经把锁对象的对象头换了，线程 B 的 CAS 失败，那么此时线程 B 就尝试使用自旋锁来等待线程 A 释放锁
但是如果自旋的时间太长也不行，因为自旋是要消耗 CPU 的，因此自旋的次数是有限制的，如果自旋次数到了线程 A 还没有释放锁，或者线程 A 还在执行，线程 B 还在自旋等待，这时又有一个线程 C 过来竞争这个锁对象，那么这个时候轻量级锁就会膨胀为重量级锁。重量级锁把除了拥有锁的线程都阻塞，防止 CPU 空转

为了避免无用的自旋，轻量级锁一旦膨胀为重量级锁就不会再降级为轻量级锁了；偏向锁升级为轻量级锁也不能再降级为偏向锁。一句话就是锁可以升级不可以降级，但是偏向锁状态可以被重置为无锁状态

锁粗化

按理来说，同步块的作用范围应该尽可能小，仅在共享数据的实际作用域中才进行同步，这样做的目的是为了使需要同步的操作数量尽可能缩小，缩短阻塞时间，如果存在锁竞争，那么等待锁的线程也能尽快拿到锁

但是加锁解锁也需要消耗资源，如果存在一系列的连续加锁解锁操作，可能会导致不必要的性能损耗

锁粗化就是将多个连续的加锁、解锁操作连接在一起，扩展成一个范围更大的锁，避免频繁的加锁解锁操作

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