前言：

要想用好Synchronized锁，首先得了解清楚其实现同步锁的原理

原理解析

首先，看下其修饰代码块时：

//关键字在代码块上，锁为括号里面的对象
public void method2(){Object o = new Object();synchronized(0){//code}
}

Synchronized在修饰同步代码块时，是由monitorenter和monitorexit指令来实现同步的。进入monitorenter指令后，线程将持有Monitor对象，退出monitorenter指令后，线程将释放该Monitor对象。

  // access flags 0x1public method2()VTRYCATCHBLOCK L0 L1 L2 nullTRYCATCHBLOCK L2 L3 L2 nullL4LINENUMBER 16 L4NEW java/lang/ObjectDUPINVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()VASTORE 1L5LINENUMBER 17 L5ALOAD 1DUPASTORE 2MONITORENTERL0LINENUMBER 19 L0ALOAD 2MONITOREXITL1GOTO L6L2FRAME FULL [com/dragon/learn/leean1/SynchronizedTest java/lang/Object java/lang/Object] [java/lang/Throwable]ASTORE 3ALOAD 2MONITOREXITL3ALOAD 3ATHROWL6LINENUMBER 20 L6FRAME CHOP 1RETURNL7LOCALVARIABLE this Lcom/dragon/learn/leean1/SynchronizedTest; L4 L7 0LOCALVARIABLE o Ljava/lang/Object; L5 L7 1MAXSTACK = 2MAXLOCALS = 4
}

修饰方法

当Synchronized修饰同步方法时，并没有monitorenter和monitorexit指令，而是出现了一个ACC_SYNCHRNIZED标识。

Monitor

JVM中的同步是基于进入和退出（Monitor）对象的。每个对象实例都会有一个Monitor，Monitor可以和对象一起创建、销毁。Monitor是由ObjectMonitor实现，而ObjectMonitor是由C++的ObjectMonitor.hpp文件实现，如下所示：

ObjectMonitor() {_header = NULL;_count = 0; // 记录个数_waiters = 0,_recursions = 0;_object = NULL;_owner = NULL;_WaitSet = NULL; // 处于 wait 状态的线程，会被加入到 _WaitSet_WaitSetLock = 0 ;_Responsible = NULL ;_succ = NULL ;_cxq = NULL ;FreeNext = NULL ;_EntryList = NULL ; // 处于等待锁 block 状态的线程，会被加入到该列表_SpinFreq = 0 ;_SpinClock = 0 ;OwnerIsThread = 0 ;
}

当多个线程同时访问同一个代码块时，首先会将这线程放入到ContenionList和EntryList中。之后线程通过操作系统的Mutes Lock来获取锁。如果获取到了，则执行相应的代码。如果没有获取到，则重新进入ContenionList。如果调用了wait方法，则会进入WaitSet。当其他线程调用notify方法时会唤醒并重新进入EntryList.

锁升级优化

Java对象头

Java对象有对象头、实例数据、填充数据三部分组成。其中对象头由标记字段，类型指针，数组长度三部分组成。

偏向锁

偏向锁主要是用来优化同一个线程多次申请同一个锁的竞争。偏向锁的作用是当一个线程再次访问同步代码或方法时，只需在对象头上判断线程的偏向锁的线程ID是否为当前线程。如果是的话，则不用再次进入Monitor去竞争对象了。

如果有其它线程竞争该资源时，则该偏向锁就会被撤销。偏向锁的撤销需要等待全局安全点，暂停持有该锁的线程。同时检查该线程是否还在执行该方法，如果是，则升级锁，反之，则其它线程抢占。

因此，在高并发场景下，当大量线程同时竞争同一个锁资源时，偏向锁就会被撤销，发生stop the word后，开启偏向锁无疑会带来更大的性能开销，这时我们可以通过添加JVM参数关闭偏向锁来调优系统性能，示例代码如下：
偏向锁设置方法


-XX:-UseBiasedLocking //关闭偏向锁（默认打开）-XX:+UseHeavyMonitors  //设置重量级锁

轻量级锁

当另外有一个线程获取锁时，发现该锁已经是偏向锁了，那么就会通过CAS的方式去获取锁，如果获取成功，那么直接替换标记字段的类型线程ID为当前线程。如果获取失败，那么就会撤偏向锁，转为轻量级锁。
轻量级锁适用于线程交替执行同步块的场景，绝大部分的锁在整个同步周期内都不存在长时间的竞争。

自旋锁和重量级锁

轻量级锁CAS获取锁失败，默认会通过自旋的方式来获取锁。自旋锁重试之后如果抢锁依然失败，同步锁就会升级至重量级锁，锁标志位改为 10。在这个状态下，未抢到锁的线程都会进入 Monitor，之后会被阻塞在 _WaitSet 队列中。

锁消除与锁粗化

JIT编译器在动态编译同步代码块的时候，会通过逃逸分析的技术。如果确定这个代码块只会被一个线程访问，那么就会进行锁消除。
锁粗化同理，就是在 JIT 编译器动态编译时，如果发现几个相邻的同步块使用的是同一个锁实例，那么 JIT 编译器将会把这几个同步块合并为一个大的同步块，从而避免一个线程“反复申请、释放同一个锁“所带来的性能开销。

减小锁粒度

这个主要是在代码层面进行优化。

例如，JDK8之前的ConcurrentHashMap，通过分段的机制来控制。

总结

1、检查Mark Word里面是不是当前线程ID，如果是，表示当前线程处于偏向锁。
2、如果不是，则使用CAS将当前线程ID替换成Mark Word，如果成功则表示当前线程获得偏向锁，设置偏向标志为1，如果失败，则说明发生了竞争，撤销偏向锁，升级为轻量级锁
3、当前线程使用CAS将对象头的mark Word锁标记位替换为锁记录指针，如果成功，当前线程获得锁。如果失败表示其它线程竞争锁，当前线程尝试通过自旋获取锁
4、如果自旋成功则依然处于轻量级状态，如果自旋失败升级为重量级锁

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