同步关键字synchronized的实现原理

JAVA中锁的概念

自旋锁：是指当一个线程在获取锁的时候，如果锁已经被其它线程获取，那么该线程将循环等待，然后不断的判断锁是否能够被成功获取。

乐观锁：假设没有冲突，在修改数据时如果发现数据和之前获取的不一致，则读最新数据，重试修改。

悲观锁：假定会发生并发冲突，同步所有对数据的相关操作，从读取数据就加锁。

独享锁（写）：给资源加上写锁，线程可以修改资源，其他线程不能再加锁。

共享锁（读）：给资源加上读锁后只能读不能改，其他线程也只能加读锁，不能加写锁。

可重入锁、不可重入锁：线程拿到一把锁之后，可以自由进入同一把锁所同步的其他代码。

公平锁、非公平锁：争抢锁的顺序，如果是按先来后到，则为公平。

synchronized同步关键字的特性

synchronized是jvm提供的可重入、独享、悲观、非公平锁

锁优化：锁消除（开启锁消除的参数：-xx：+DoEscapeAnalysis -xx：+EliminateLocks）

    锁粗化 JDK做了锁粗化的优化，但我们自己可从代码层面优化

Note：synchronized关键字，不仅实现同步，JMM中规定，synchronized要保证可见性

JAVA对象的头部结构 image-1.png

如果jvm是32位markward就是32位，jvm是64位markword就是64位。加锁的状态存放在对象头的markword中，markword的不同状态就表示对象有没有加锁、加的是什么锁。对象监视器的_count表示重入了多少次，_owner用来记录当前哪个线程获得锁，_EntryList是个等待队列，_waiters是等待池。

synchronized的实现原理

未锁定——>轻量级锁

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线程01和线程02通过CAS来抢对象的锁，线程01先线程02把Lock record address写进了markword，即获得了轻量级锁。

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这时候线程01的owner指向对象的markword，表示这个线程当前获得了此对象的锁。线程02继续做CAS操作就会失败，因为对象头的这段内存已经改变了。失败就会自旋，不停的自旋就会消耗CPU资源，所以自旋达到一定次数就会锁升级。如果此时有第三个线程过来抢锁就直接锁升级，不管线程02的自旋线程次数是否到达锁升级的阀值。

锁升级

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JVM把markword的地址修改成对象监视器的地址，锁升级后无论是自旋中的线程02还是刚进来抢锁的线程03都会进入对象监视器的entrylist这个等待队列，线程进入blocked的状态，这样就有效的解决了锁自旋消耗CPU资源的问题。

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线程t01调用wait方法挂起线程并且释放锁，对象监视器owner此时为null，线程t01进入等待池，线程t02出队列拿到锁，方法执行完后退。线程t03重复线程t02的步骤。waitset里面的线程状态是waiting，entrylist里面的线程状态是blocked。当t01被当前的owner线程用notify唤醒后，t01出等待池去抢锁，此时owner不为null，线程t01进入等待队列，t01的线程状态也由waiting变成blocked。