Synchronized

对象内存结构(oop)

对象内存结构16B：对象头，对象实例数据，对齐填充位。对象头中有锁标识，

64位OS：new Object()时对象为16B，对象头占12B，对象无实例数据，对齐填充4B。

对象头：markWord（8B），类指针（被压缩占4B），（数组长度）。

markword内部结构

ThreadID保存持有这个对象锁的线程ID。

Synchronized

java线程（Thread）——OS线程（jvm调用）——内核线程——调用CPU；前两个操作时用户态，内核线程为内核态。

加锁是为了解决线程安全问题（多线程资源竟争问题），目的让线程序列化访问临界资源（共享资源）

Java中锁分为Synchronized、JUC包下的显式锁。

synchronized 它可以把任意一个非 NULL 的对象当作锁。他属于独占式的悲观锁，同时属于可重入锁。

Synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性，synchronized关键字可以保证被它修饰的方法或者代码块在任意时刻只能有一个线程执行。

Synchronized关键字特点

synchronized锁升级

无锁——偏向锁——轻量级锁——重量级锁，只负责升级，不降级。

锁升级原理：

线程访问同步块的时候，会CASmarkwordT中hreadID是否时当前线程ID，不是当前线程ID就通过CAS修改makWord，成功（ThreadID为null时）就把ThreadID指向当前线程。CAS失败（存在多线程竞争锁）撤销偏向锁，升级为轻量级锁。轻量级锁状态竞争失败开始自旋CAS，CAS自旋一定次数还未成功轻量级锁升级为重量级锁。

适应性自旋：自旋次数不固定，由上一次在同一个锁上的自旋时间以及锁的拥有者的状态来决定此次自旋次数。

同步块执行完毕ThreadID设置为null。

synchronized效率低下原因

阻塞或唤醒一个Java线程需要切换线程上下文，操作系统切换CPU状态来完成，这种状态切换需要耗费处理器时间，如果同步代码块中内容过于简单，这种切换的时间可能比用户代码执行的时间还长

各种锁的使用场景

无锁状态执行到同步代码块时升级为偏向锁；偏向锁是在没有锁争用的情况下使用的，只有一个线程执行同步代码块；一旦有了第二个线程的争用，偏向锁就会升级为轻量级锁；如果轻量级锁自旋到达一定次数后，没有获取到锁，就会升级为重量级锁；

Synchronized加锁方式

Synchronized实现原理

实现原理： JVM 是通过进入、退出 对象监视器(Monitor) 来实现对方法、代码块的同步。

具体实现是在编译之后在同步代码块调用前加入一个monitor.enter指令，在退出方法和异常处插入monitor.exit的指令。对于没有获取到锁的线程将会阻塞到方法入口处，直到获取锁的线程monitor.exit之后才能尝试继续获取锁。

在synchronized修饰同步方法时是添加ACC_SYNCHRONIZED标识，该标识指明了该方法是一个同步方法，JVM通过该ACC_SYNCHRONIZED访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法，从而执行相应的同步调用。

synchronized关键字加锁基于对象监视器(Monitor)，

等待唤醒机制：

1.基于Monitor机制 基于java.lang.Object.wait/notify每个对象实现wait等方法实现等待，唤醒的。

2.基于线程机制，LockSupport.park/unPark。Lock等主动加锁类是基于线程实现，用park来进行阻塞。属于LockSupport类，LockSupport是一种线程堵塞工具类。所有的方法都是静态的，可以用park来堵塞线程，也可以用unpart来唤醒线程。Condition底层基于park实现等待唤醒。

Condition类实现await方法做到等待，唤醒。唤醒不会释放对象锁，所以不是立即执行被唤醒的线程，要等当前线程执行完毕后，再执行被唤醒的线程。