Java并发——Synchronized
Synchronized是jvm提供支持的锁，和Lock有很多区别。
针对Synchronized，jvm支持不同层次的实现。按竞争烈度来说，Synchronized会有偏向锁，轻量级锁，重量级锁等3种类型。
针对对象而言，在对象头上的Mark word上会存储锁信息（包括：偏向线程ID、偏向时间戳，是否偏向锁等），对象的hashcode，分代信息等。
针对线程来说，其会维护一个monitor集合，每一个对象都会与获取该对象锁的线程的monitor建立关联。
- 偏向锁
当线程第一次进入同步块时，如果对象头尚未记录偏向锁信息，此时会在对象头的Mark word中登记偏向锁。但是，在线程离开同步块时，这个偏向锁不会主动释放，仍然存留在对象头中。后续线程再次进入同步块时，仅需要从对象头的Mark Word中提取出来判断是否当前线程的偏向锁即可。如果是当前线程，则继续执行，不做任何操作。如果不是当前线程，则判断对象头中记录的线程是否存活，是否还在使用此对象的锁。如果记录的线程死亡或者不再使用，jvm会将该对象恢复至无锁状态。如果还在使用，则升级成轻量级锁。
偏向锁解决的问题是，基本无竞争场景下，降低锁的获取释放成本。
- 轻量级锁
当偏向锁出现线程竞争时，锁会升级成轻量级锁。在竞争轻量级锁时，未获取到锁的线程会自旋若干次数。在自旋期间获取到锁，则获取锁成功，否则自旋超时，锁会继续升级为重量级锁。当然，如果自旋期间，有新的线程参与竞争，也会直接升级为重量级锁。
轻量级锁解决的问题是，在非常低烈度的竞争场景，锁的占用时间也非常短暂时，线程通过一定的自旋次数可以获取到锁。即自旋的成本<<线程挂起&唤醒的成本时，通过线程的自旋可以降低成本。
- 重量级锁
在竞争激烈的场合，线程无法通过少量的自旋来获取到锁，直接挂起排队等待效率更高。
故而，针对Synchronized而言，锁会分为4个级别，无锁，偏向锁，轻量级锁，重量级锁。按竞争程度逐步升级。不同级别的锁实现的方式互有差异，偏向锁仅在对象头的Mark Word上记录，仅一次cas操作即可。轻量级锁依赖线程栈，因为存在竞争的缘故，需要多次cas自旋操作才可能获取到锁。重量级锁则直接挂起线程，不会有自旋等动作的产生。
Synchronized与Lock相比，在竞争不激烈场景下，锁膨胀的这个过程，Lock也可以通过代码进行模拟。但是Synchronized不支持超时，不支持公平非公平，不支持乐观锁等条件，适用面相比会稍窄一些。
Synchronized支持主动唤醒，依赖Object的wait，notify，notifyAll。线程在执行sleep时，不会主动释放锁信息，但是在执行wait时，会释放获取到的锁信息。故在执行wait，notify，notifyAll时，需要通过Synchronized的同步代码块包装后再执行。
- 锁消除
jvm中有一个锁消除的参数配置，在编译期间，如果发现加锁的代码不会有并发可能性，jvm会主动做锁消除，避免无意义的锁。
-XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+EliminateLocks
其中+DoEscapeAnalysis表示开启逃逸分析，+EliminateLocks表示锁消除。
参考资料：
