synchronized 学习
下面的代码，在命令行执行 javac，然后再执行javap -v -p，就可以看到它具体的字节码。
public class SynchronizedTest { public void methodA(){ synchronized (this){ } } public synchronized void methodB(){ } public synchronized static void methodC(){ } }
编译后
E:\LearningProject2022\cloud-consumer-order80\src\test\java>javap -v SynchronizedTest.class Classfile /E:/LearningProject2022/cloud-consumer-order80/src/test/java/SynchronizedTest.class Last modified 2022-3-18; size 465 bytes MD5 checksum 98ca0cd6cd90749035cbee8278a80719 Compiled from "SynchronizedTest.java" public class SynchronizedTest minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool: #1 = Methodref #3.#17 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Class #18 // SynchronizedTest #3 = Class #19 // java/lang/Object #4 = Utf8 <init> #5 = Utf8 ()V #6 = Utf8 Code #7 = Utf8 LineNumberTable #8 = Utf8 methodA #9 = Utf8 StackMapTable #10 = Class #18 // SynchronizedTest #11 = Class #19 // java/lang/Object #12 = Class #20 // java/lang/Throwable #13 = Utf8 methodB #14 = Utf8 methodC #15 = Utf8 SourceFile #16 = Utf8 SynchronizedTest.java #17 = NameAndType #4:#5 // "<init>":()V #18 = Utf8 SynchronizedTest #19 = Utf8 java/lang/Object #20 = Utf8 java/lang/Throwable { public SynchronizedTest(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=1, locals=1, args_size=1 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return LineNumberTable: line 1: 0 public void methodA(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=2, locals=3, args_size=1 0: aload_0 1: dup 2: astore_1 3: monitorenter 4: aload_1 5: monitorexit 6: goto 14 9: astore_2 10: aload_1 11: monitorexit 12: aload_2 13: athrow 14: return Exception table: from to target type 4 6 9 any 9 12 9 any LineNumberTable: line 5: 0 line 7: 4 line 9: 14 StackMapTable: number_of_entries = 2 frame_type = 255 /* full_frame */ offset_delta = 9 locals = [ class SynchronizedTest, class java/lang/Object ] stack = [ class java/lang/Throwable ] frame_type = 250 /* chop */ offset_delta = 4 public synchronized void methodB(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED Code: stack=0, locals=1, args_size=1 0: return LineNumberTable: line 12: 0 public static synchronized void methodC(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_SYNCHRONIZED Code: stack=0, locals=0, args_size=0 0: return LineNumberTable: line 16: 0 } SourceFile: "SynchronizedTest.java"
可以看到，同步代码块在字节码是通过 monitorenter 和monitorexit 两个指令进行控制的。
同步方法在字节码的体现上，它只给方法加了一个 flag：ACC_SYNCHRONIZED。
monitorenter指令介绍
每个对象都与一个monitor 相关联。当且仅当拥有所有者时（被拥有），monitor才会被锁定。执行到monitorenter指令的线程，会尝试去获得对应
的monitor，如下：
每个对象维护着一个记录着被锁次数的计数器, 对象未被锁定时，该计数器为0。线程进入monitor（执行monitorenter指令）时，会把计数器设置为1.
当同一个线程再次获得该对象的锁的时候，计数器再次自增.
当其他线程想获得该monitor的时候，就会阻塞，直到计数器为0才能成功。
monitorexit指令介绍
monitor的拥有者线程才能执行 monitorexit指令。
线程执行monitorexit指令，就会让monitor的计数器减一。如果计数器为0，表明该线程不再拥有monitor。其他线程就允许尝试去获得该monitor了
ACC_SYNCHRONIZED介绍
方法级别的同步是隐式的，作为方法调用的一部分。同步方法的常量池中会有一个ACC_SYNCHRONIZED标志。
当调用一个设置了ACC_SYNCHRONIZED标志的方法，执行线程需要先获得monitor锁，然后开始执行方法，方法执行之后再释放monitor锁，当方法不管
是正常return还是抛出异常都会释放对应的monitor锁。
在这期间，如果其他线程来请求执行方法，会因为无法获得监视器锁而被阻断住。
如果在方法执行过程中，发生了异常，并且方法内部并没有处理该异常，那么在异常被抛到方法外面之前监视器锁会被自动释放。
虽然显示效果不同，但他们都是通过 monitor 来实现同步的。
其中在Java虚拟机（HotSpot）中，Monitor是由ObjectMonitor实现的，其主要数据结构如下（位于HotSpot虚拟机源码ObjectMonitor.hpp文件，C++实现的）：
ObjectMonitor() { _header = NULL; _count = 0; // 用来记录该对象被线程获取锁的次数，这也说明了synchronized是可重入的 _waiters = 0, _recursions = 0; _object = NULL; _owner = NULL; // 指向持有ObjectMonitor对象的线程 _WaitSet = NULL; // 处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet，调用了wait方法之后会进入这里 _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 ; }
每个 Java 对象在 JVM 的对等对象的头中保存锁状态，指向 ObjectMonitor。
ObjectMonitor 保存了当前持有锁的线程引用，EntryList 中保存目前等待获取锁的线程，WaitSet 保存 wait 的线程。
还有一个计数器count，每当线程获得 monitor 锁，计数器 +1，当线程重入此锁时，计数器还会 +1。当计数器不为 0 时，其它尝试获取 monitor 锁的线程将会被保存到EntryList中，并被阻塞。
当持有锁的线程释放了monitor 锁后，计数器 -1。当计数器归位为 0 时，所有 EntryList 中的线程会尝试去获取锁，但只会有一个线程会成功，没有成功的线程仍旧保存在 EntryList 中。
详细流程：
- 加锁时，即遇到Synchronized关键字时，线程会先进入monitor的
_EntryList队列阻塞等待。 - 如果monitor的
_owner为空，则从队列中移出并赋值与_owner。 - 如果在程序里调用了wait()方法，则该线程进入
_WaitSet队列。我们都知道wait方法会释放monitor锁，即将_owner赋值为null并进入_WaitSet队列阻塞等待。这时其他在_EntryList中的线程就可以获取锁了。 - 当程序里其他线程调用了notify/notifyAll方法时，就会唤醒
_WaitSet中的某个线程，这个线程就会再次尝试获取monitor锁。如果成功，则就会成为monitor的owner。 - 当程序里遇到Synchronized关键字的作用范围结束时，就会将monitor的owner设为null，退出。
保证可见性
monitorenter 指令之后会有一个 Load 屏障，执行refresh处理器缓存操作，把别的处理器修改过的最新的值加载到自己的高速缓存中,
monitorexit 指令之后会有一个 Store 屏障，让线程把自己修改的变量都执行flush处理器缓存操作，刷到高速缓存或是主内存中
保证有序性
在 monitorenter 指令和 Load 屏障之后，会加一个 Acquire屏障，这个屏障的作用是禁止读操作和读写操作之间发生指令重排，
在 monitorexit 指令前加一个Release屏障，也是禁止写操作和读写操作之间发生重排序。
锁的优化
相比于 JDK 1.5，在 JDK 1.6 中 HotSopt 虚拟机对 Synchronized 内置锁的性能进行了很多优化，包括自适应的自旋、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等。
自适应的自旋锁
在 JDK 1.6 中引入了自适应的自旋锁来解决长时间自旋的问题。
比如，如果最近尝试自旋获取某一把锁成功了，那么下一次可能还会继续使用自旋，并且允许自旋更长的时间；但是如果最近自旋获取某一把锁失败了，那么可能会省略掉自旋的过程，以便减少无用的自旋，提高效率。
锁消除
经过逃逸分析之后，如果发现某些对象不可能被其他线程访问到，那么就可以把它们当成栈上数据，栈上数据由于只有本线程可以访问，自然是线程安全的，也就无需加锁，所以会把这样的锁给自动去除掉。
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。
偏向锁/轻量级锁/重量级锁
JVM 默认会优先使用偏向锁，如果有必要的话才逐步升级，这大幅提高了锁的性能。
锁升级
锁的状态总共有四种，无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁
随着锁的竞争，锁可以从偏向锁升级到轻量级锁，再升级的重量级锁，但是锁的升级是单向的，也就是说只能从低到高升级，不会出现锁的降级
从JDK 1.6中默认是开启偏向锁，可以通过-XX:-UseBiasedLocking来禁用偏向锁
偏向锁
在只有一个线程使用了锁的情况下，偏向锁能够保证更高的效率。
具体过程是这样的：当第一个线程第一次访问同步块时，会先检测对象头 Mark Word 中的标志位 Tag 是否为 01，以此判断此时对象锁是否处于无锁状态或者偏向锁状态。
线程一旦获取了这把锁，就会把自己的线程 ID 写到 MarkWord 中，在其他线程来获取这把锁之前，锁都处于偏向锁状态。
当下一个线程参与到偏向锁竞争时，会先判断 MarkWord 中保存的线程 ID 是否与这个线程 ID 相等，如果不相等，会立即撤销偏向锁，升级为轻量级锁。
轻量级锁
当锁处于轻量级锁的状态时，就不能够再通过简单地对比标志位 Tag 的值进行判断，每次对锁的获取，都需要通过自旋。
当然，自旋也是面向不存在锁竞争的场景，比如一个线程运行完了，另外一个线程去获取这把锁；但如果自旋失败达到一定的次数，锁就会膨胀为重量级锁。
重量级锁
重量级锁，这种情况下，线程会挂起，进入到操作系统内核态，等待操作系统的调度，然后再映射回用户态。系统调用是昂贵的，所以重量级锁的名称由此而来。
如果系统的共享变量竞争非常激烈，锁会迅速膨胀到重量级锁，这些优化就名存实亡。
如果并发非常严重，可以通过参数-XX:-UseBiasedLocking 禁用偏向锁，理论上会有一些性能提升，但实际上并不确定。
去创建的对象里获取对象头的锁，非静态方法是竞争同一个对象的锁
静态方法是基于类的，虽然是两个方法，但是对应同一个类，静态方法是对类进行上锁的。
this 代表当前对象，锁的this其实是锁的当前对象，和第一个例子一个道理。
多线程访问同步方法的几种情况：
两个线程同时访问一个对象的同步方法。
由于同步方法锁使用的是this对象锁，同一个对象的this锁只有一把，两个线程同一时间只能有一个线程持有该锁，所以该方法将会串行运行。
两个线程访问的是两个对象的同步方法。
由于两个对象的this锁互不影响，Synchronized将不会起作用，所以该方法将会并行运行。
两个线程访问的是Synchronized的静态方法。
Synchronized修饰的静态方法获取的是当前类模板对象的锁，该锁只有一把，无论访问多少个该类对象的方法，都将串行执行。
同时访问同步方法与非同步方法
非同步方法不受影响。
访问同一个对象的不同的普通同步方法。
由于this对象锁只有一个，不同线程访问多个普通同步方法将串行运行。
同时访问静态Synchronized和非静态Synchronized方法
静态Synchronized方法的锁为class对象的锁，非静态Synchronized方法锁为this的锁，它们不是同一个锁，所以它们将并行运行。
https://mp.weixin.qq.com/s/zAEwHgim-rXbo4-OjmKG2Q
