synchronized 的实现

在 Hotspot 虚拟机中，Java 对象头包含_mark 和_klass(继承自 OopDesc)，其中synchronized 用的锁就是保存在_mark 中的。
synchronized 中锁的状态分为无锁/偏向锁/轻量级锁/重量级锁 四种状态。同时这几个状态随着竞争情况逐渐升级。并且锁可以升级但是无法降级。
同时编译器会清除一些使用了同步，但是代码块内却没有涉及同步数据的锁。

Java对象头Mark Word

• 无锁
  • 不锁定资源，所有线程都可以访问并且修改资源，但是只有一个线程可以修改成功。特点是修改操作在循环体内，如 CAS 操作。
• 偏向锁 Biased Lock
  • 大部分情况下，锁不存在多线程竞争，并且总是由同一个线程多次获得。于是便引入了偏向锁。
  • 当锁对象第一次被线程获得时，会将对象头的标志位设置为01，即偏向模式。同时 CAS操作尝试将获取锁的线程 ID 记录在 Mark Word。若 CAS 成功，则表示获取锁成功。当当前线程再次去获得锁或者退出同步的时候，无需进行 CAS，只要简单的检测下Mark Wrod 记录的线程 ID 是否是当前 ID 即可。

  • 当其他线程尝试去获得偏向锁时，发现锁的线程 ID 不是当前线程，即发生了竞争。此时已经获得偏向锁的线程会释放锁(达到一个全局安全点 safe point)。撤销偏向锁后，会根据拥有偏向锁的线程状态将_mark 设置为无锁状态或者变成轻量级锁(标志设置为 00)。

    
    锁的状态转换以及 Mark Word

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实验来看看偏向锁下的 Mark Word 是什么样子的，JDB+HDSB
jsd 附带参数 -XX:+UseBiasedLocking -XX:BiasedLockingStartupDelay=0表示开启偏向锁

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Main main = new Main();
    main.addString("sss");
  }

  private List<String> list = new ArrayList<>();

  public void addString(String s) {
    synchronized (this) {
      list.add(s);
    }
  }

}

运行 jdb，在 list.add(s);加上断点

轻量级锁 锁