Sychronized关键字使用及原理解析

作者: justonemoretry | 来源:发表于2022-05-22 22:56 被阅读0次

Sychronized关键字使用场景

三种方法

修饰实例方法
作用于当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁。

synchronized void method() {
  //业务代码
}

修饰静态方法
给当前类加锁，会作用于类的所有对象实例，进入同步代码前要获得当前 class 的锁。因为静态成员不属于任何一个实例对象，是类成员（ static 表明这是该类的一个静态资源，不管 new 了多少个对象，只有一份）。
所以，如果一个线程 A 调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法，而线程 B 需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法，是允许的，不会发生互斥现象，因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。

synchronized static void method() {
//业务代码
}

修饰代码块
指定加锁对象，对给定对象/类加锁。synchronized(this|object) 表示进入同步代码库前要获得给定对象的锁。synchronized(类.class) 表示进入同步代码前要获得当前 class 的锁。

synchronized(this) {
  //业务代码
}

总结

synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class) 代码块上都是是给 Class 类上锁。
synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实例上锁。
尽量不要使用 synchronized(String a) 因为 JVM 中，字符串常量池具有缓存功能！

Sychroniezd 关键字实现原理

对象头

当线程访问同步块时首先需要获得锁并把相关信息存储在对象头中。所以 wait、notify、notifyAll 这些方法为什么被设计在 Object 中或许你已经找到答案了。
Hotspot 有两种对象头：

数组类型，使用 arrayOopDesc 来描述对象头
其它，使用 instanceOopDesc 来描述对象头

对象头由两部分组成:

Mark Word：存储自身的运行时数据，例如 HashCode、GC 年龄、锁相关信息等内容。
Klass Pointer：类型指针指向它的类元数据的指针。

64 位虚拟机 Mark Word 是 64bit 其结构如下：

image.png
在 JDK 6 中虚拟机团队对锁进行了重要改进，优化了其性能引入了偏向锁、轻量级锁、适应性自旋、锁消除、锁粗化等实现。

总体上来说锁状态升级流程如下：

image.png

偏向锁

流程

HotSpot的作者经过研究发现，大多数情况下，锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得，为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。当一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈帧中的锁记录里存储锁偏向的线程ID，以后该线程在进入和退出同步块时不需要进行CAS操作来加锁和解锁，只需简单地测试一下对象头的Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。如果测试成功，表示线程已经获得了锁。如果测试失败，则需要再测试一下Mark Word中偏向锁的标识是否设置成1（表示当前是偏向锁）：如果没有设置，则使用CAS竞争锁；如果设置了，则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程。
偏向锁的撤销
偏向锁使用了一种等到竞争出现才释放锁的机制，所以当其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁。偏向锁的撤销，需要等待全局安全点（在这个时间点上没有正在执行的字节码）。它会首先暂停拥有偏向锁的线程，然后检查持有偏向锁的线程是否活着，如果线程不处于活动状态，则将对象头设置成无锁状态；如果线程仍然活着，拥有偏向锁的栈会被执行，遍历偏向对象的锁记录，栈中的锁记录和对象头的Mark Word要么重新偏向于其他线程，要么恢复到无锁或者标记对象不适合作为偏向锁，最后唤醒暂停的线程。

image.png
关闭偏向锁
偏向锁在Java 6和Java 7里是默认启用的，但是它在应用程序启动几秒钟之后才激活，如有必要可以使用JVM参数来关闭延迟：-XX:BiasedLockingStartupDelay=0。如果你确定应用程序里所有的锁通常情况下处于竞争状态，可以通过JVM参数关闭偏向锁：-XX:-UseBiasedLocking=false，那么程序默认会进入轻量级锁状态。

轻量级锁

轻量级加锁
线程在执行同步块之前，JVM会先在当前线程的栈桢中创建用于存储锁记录的空间，并将对象头中的Mark Word复制到锁记录中，官方称为Displaced MarkWord。
拷贝成功后，虚拟机将使用CAS操作尝试将对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针，并将Lock Record里的owner指针指向对象的Mark Word。
如果这个更新动作成功了，那么这个线程就拥有了该对象的锁，并且对象Mark Word的锁标志位设置为“00”，表示此对象处于轻量级锁定状态。
如果轻量级锁的更新操作失败了，虚拟机首先会检查对象的Mark Word是否指向当前线程的栈帧，如果是就说明当前线程已经拥有了这个对象的锁，那就可以直接进入同步块继续执行，否则说明多个线程竞争锁。
若当前只有一个等待线程，则该线程通过自旋进行等待。但是当自旋超过一定的次数，或者一个线程在持有锁，一个在自旋，又有第三个来访时，轻量级锁升级为重量级锁。
轻量级解锁
轻量级解锁时，会使用原子的CAS操作将Displaced Mark Word替换回到对象头，如果成功，则表示没有竞争发生。如果失败，表示当前锁存在竞争，锁就会膨胀成重量级锁。图2-2是两个线程同时争夺锁，导致锁膨胀的流程图。

image.png
因为自旋会消耗CPU，为了避免无用的自旋（比如获得锁的线程被阻塞住了），一旦锁升级成重量级锁，就不会再恢复到轻量级锁状态。当锁处于这个状态下，其他线程试图获取锁时，都会被阻塞住，当持有锁的线程释放锁之后会唤醒这些线程，被唤醒的线程就会进行新一轮的夺锁之争。

自旋锁 vs 适应性自旋锁

阻塞或唤醒一个Java线程需要操作系统切换CPU状态来完成，这种状态转换需要耗费处理器时间。如果同步代码块中的内容过于简单，状态转换消耗的时间有可能比用户代码执行的时间还要长。
在许多场景中，同步资源的锁定时间很短，为了这一小段时间去切换线程，线程挂起和恢复现场的花费可能会让系统得不偿失。如果物理机器有多个处理器，能够让两个或以上的线程同时并行执行，我们就可以让后面那个请求锁的线程不放弃CPU的执行时间，看看持有锁的线程是否很快就会释放锁。
而为了让当前线程“稍等一下”，我们需让当前线程进行自旋，如果在自旋完成后前面锁定同步资源的线程已经释放了锁，那么当前线程就可以不必阻塞而是直接获取同步资源，从而避免切换线程的开销。这就是自旋锁。

image.png

自旋锁本身是有缺点的，它不能代替阻塞。自旋等待虽然避免了线程切换的开销，但它要占用处理器时间。如果锁被占用的时间很短，自旋等待的效果就会非常好。反之，如果锁被占用的时间很长，那么自旋的线程只会白浪费处理器资源。所以，自旋等待的时间必须要有一定的限度，如果自旋超过了限定次数（默认是10次，可以使用-XX:PreBlockSpin来更改）没有成功获得锁，就应当挂起线程。
自旋锁在JDK1.4.2中引入，使用-XX:+UseSpinning来开启。JDK 6中变为默认开启，并且引入了自适应的自旋锁（适应性自旋锁）。
自适应意味着自旋的时间（次数）不再固定，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功获得过锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为这次自旋也是很有可能再次成功，进而它将允许自旋等待持续相对更长的时间。如果对于某个锁，自旋很少成功获得过，那在以后尝试获取这个锁时将可能省略掉自旋过程，直接阻塞线程，避免浪费处理器资源。

重量级锁

Monitor可以理解为一个同步工具或一种同步机制，通常被描述为一个对象。每一个Java对象就有一把看不见的锁，称为内部锁或者Monitor锁。
Monitor是线程私有的数据结构，每一个线程都有一个可用monitor record列表，同时还有一个全局的可用列表。每一个被锁住的对象都会和一个monitor关联，同时monitor中有一个Owner字段存放拥有该锁的线程的唯一标识，表示该锁被这个线程占用。
现在话题回到synchronized，synchronized通过Monitor来实现线程同步，Monitor是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock（互斥锁）来实现的线程同步。
如同我们在自旋锁中提到的“阻塞或唤醒一个Java线程需要操作系统切换CPU状态来完成，这种状态转换需要耗费处理器时间。如果同步代码块中的内容过于简单，状态转换消耗的时间有可能比用户代码执行的时间还要长”。这种方式就是synchronized最初实现同步的方式，这就是JDK 6之前synchronized效率低的原因。这种依赖于操作系统Mutex Lock所实现的锁我们称之为“重量级锁”，JDK 6中为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”。
重量级锁中队列
ObjectMonitor 中包含一个同步队列（由 _cxq 和 _EntryList 组成）一个等待队列（ _WaitSet ）。
被notify或 notifyAll 唤醒时根据 policy 策略选择加入的队列（policy 默认为 0）
退出同步块时根据 QMode 策略来唤醒下一个线程（QMode 默认为 0）。
synchronized 的 monitor锁机制和 JDK 并发包中的 AQS 是很相似的，只不过 AQS 中是一个同步队列多个等待队列。熟悉 AQS 的同学可以拿来做个对比。
队列协作流程图

image.png

源码解析

在 HotSpot 中 monitor 是由 ObjectMonitor 实现的。其源码是用 c++来实现的源文件是 ObjectMonitor.hpp 主要数据结构如下所示：

ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;
    _count        = 0;
    _waiters      = 0,       // 等待中的线程数
    _recursions   = 0;       // 线程重入次数
    _object       = NULL;    // 存储该 monitor 的对象
    _owner        = NULL;    // 指向拥有该 monitor 的线程
    _WaitSet      = NULL;    // 等待线程 双向循环链表_WaitSet 指向第一个节点
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;   // 多线程竞争锁时的单向链表
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ;   // _owner 从该双向循环链表中唤醒线程，
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
    _previous_owner_tid = 0; // 前一个拥有此监视器的线程 ID
  }

初始时为 NULL。当有线程占有该 monitor 时 owner 标记为该线程的 ID。当线程释放 monitor 时 owner 恢复为 NULL。owner 是一个临界资源 JVM 是通过 CAS 操作来保证其线程安全的。
_cxq：竞争队列所有请求锁的线程首先会被放在这个队列中（单向）。_cxq 是一个临界资源 JVM 通过 CAS 原子指令来修改_cxq 队列。
每当有新来的节点入队，它的 next 指针总是指向之前队列的头节点，而_cxq 指针会指向该新入队的节点，所以是后来居上。
_EntryList： _cxq 队列中有资格成为候选资源的线程会被移动到该队列中。
_WaitSet: 等待队列因为调用 wait 方法而被阻塞的线程会被放在该队列中。
monitor竞争操作

通过 CAS 尝试把 monitor 的 owner 字段设置为当前线程。

如果设置之前的 owner 指向当前线程，说明当前线程再次进入 monitor，即重入锁执行 recursions ++ , 记录重入的次数。

如果当前线程是第一次进入该 monitor, 设置 recursions 为 1,_owner 为当前线程，该线程成功获得锁并返回。

如果获取锁失败，则等待锁的释放。

执行 monitorenter 指令时调用以下代码:

IRT_ENTRY_NO_ASYNC(void, InterpreterRuntime::monitorenter(JavaThread* thread, BasicObjectLock* elem))
#ifdef ASSERT
  thread->last_frame().interpreter_frame_verify_monitor(elem);
#endif
  if (PrintBiasedLockingStatistics) {
    Atomic::inc(BiasedLocking::slow_path_entry_count_addr());
  }
  Handle h_obj(thread, elem->obj());
  assert(Universe::heap()->is_in_reserved_or_null(h_obj()),"must be NULL or an object");
// 是否使用偏向锁  JVM 启动时设置的偏向锁-XX:-UseBiasedLocking=false/true
  if (UseBiasedLocking) {
    // Retry fast entry if bias is revoked to avoid unnecessary inflation
    ObjectSynchronizer::fast_enter(h_obj, elem->lock(), true, CHECK);
  } else {
      // 轻量级锁
    ObjectSynchronizer::slow_enter(h_obj, elem->lock(), CHECK);
  }
  assert(Universe::heap()->is_in_reserved_or_null(elem->obj()),
         "must be NULL or an object");
#ifdef ASSERT
  thread->last_frame().interpreter_frame_verify_monitor(elem);
#endif
IRT_END

slow_enter 方法主要是轻量级锁的一些操作，如果操作失败则会膨胀为重量级锁，过程前面已经描述比较清楚此处不在赘述。enter 方法则为重量级锁的入口源码如下:

void ATTR ObjectMonitor::enter(TRAPS) {
  Thread * const Self = THREAD ;
  void * cur ;
  // 省略部分代码
  
  // 通过 CAS 操作尝试把 monitor 的_owner 字段设置为当前线程
  cur = Atomic::cmpxchg_ptr (Self, &_owner, NULL) ;
  if (cur == NULL) {
     assert (_recursions == 0   , "invariant") ;
     assert (_owner      == Self, "invariant") ;
     return ;
  }

 // 线程重入，recursions++
  if (cur == Self) {
     _recursions ++ ;
     return ;
  }

    // 如果当前线程是第一次进入该 monitor, 设置_recursions 为 1,_owner 为当前线程
  if (Self->is_lock_owned ((address)cur)) {
    assert (_recursions == 0, "internal state error");
    _recursions = 1 ;
    _owner = Self ;
    OwnerIsThread = 1 ;
    return ;
  }

    for (;;) {
      jt->set_suspend_equivalent();
        // 如果获取锁失败，则等待锁的释放；
      EnterI (THREAD) ;

      if (!ExitSuspendEquivalent(jt)) break ;
          _recursions = 0 ;
      _succ = NULL ;
      exit (false, Self) ;

      jt->java_suspend_self();
    }
    Self->set_current_pending_monitor(NULL);
  }
}

monitor等待

当前线程被封装成 ObjectWaiter 对象 node，状态设置成 ObjectWaiter::TS_CXQ。
for 循环通过 CAS 把 node 节点 push 到_cxq列表中，同一时刻可能有多个线程把自己的 node 节点 push 到_cxq列表中。
node 节点 push 到_cxq 列表之后，通过自旋尝试获取锁，如果还是没有获取到锁则通过 park 将当前线程挂起等待被唤醒。
当该线程被唤醒时会从挂起的点继续执行，通过 ObjectMonitor::TryLock 尝试获取锁。

// 省略部分代码
void ATTR ObjectMonitor::EnterI (TRAPS) {
    Thread * Self = THREAD ;
    assert (Self->is_Java_thread(), "invariant") ;
    assert (((JavaThread *) Self)->thread_state() == _thread_blocked   , "invariant") ;

    // Try lock 尝试获取锁
    if (TryLock (Self) > 0) {
        assert (_succ != Self              , "invariant") ;
        assert (_owner == Self             , "invariant") ;
        assert (_Responsible != Self       , "invariant") ;
        // 如果获取成功则退出，避免 park unpark 系统调度的开销
        return ;
    }

    // 自旋获取锁
    if (TrySpin(Self) > 0) {
        assert (_owner == Self, "invariant");
        assert (_succ != Self, "invariant");
        assert (_Responsible != Self, "invariant");
        return;
    }

    // 当前线程被封装成 ObjectWaiter 对象 node, 状态设置成 ObjectWaiter::TS_CXQ
    ObjectWaiter node(Self) ;
    Self->_ParkEvent->reset() ;
    node._prev   = (ObjectWaiter *) 0xBAD ;
    node.TState  = ObjectWaiter::TS_CXQ ;

    // 通过 CAS 把 node 节点 push 到_cxq 列表中
    ObjectWaiter * nxt ;
    for (;;) {
        // node节点插在头部，置换为_cxq队列的头节点
        node._next = nxt = _cxq ;
        if (Atomic::cmpxchg_ptr (&node, &_cxq, nxt) == nxt) break ;

        // 再次 tryLock
        if (TryLock (Self) > 0) {
            assert (_succ != Self         , "invariant") ;
            assert (_owner == Self        , "invariant") ;
            assert (_Responsible != Self  , "invariant") ;
            return ;
        }
    }

    for (;;) {
        // 本段代码的主要思想和 AQS 中相似可以类比来看
        // 再次尝试
        if (TryLock (Self) > 0) break ;
        assert (_owner != Self, "invariant") ;

        if ((SyncFlags & 2) && _Responsible == NULL) {
           Atomic::cmpxchg_ptr (Self, &_Responsible, NULL) ;
        }

        // 满足条件则 park self
        if (_Responsible == Self || (SyncFlags & 1)) {
            TEVENT (Inflated enter - park TIMED) ;
            Self->_ParkEvent->park ((jlong) RecheckInterval) ;
            // Increase the RecheckInterval, but clamp the value.
            RecheckInterval *= 8 ;
            if (RecheckInterval > 1000) RecheckInterval = 1000 ;
        } else {
            TEVENT (Inflated enter - park UNTIMED) ;
            // 通过 park 将当前线程挂起，等待被唤醒
            Self->_ParkEvent->park() ;
        }

        if (TryLock(Self) > 0) break ;
        // 再次尝试自旋
        if ((Knob_SpinAfterFutile & 1) && TrySpin(Self) > 0) break;
    }
    return ;
}

monitor释放
当某个持有锁的线程执行完同步代码块时，会释放锁并 unpark 后续线程（由于篇幅只保留重要代码）。

void ATTR ObjectMonitor::exit(bool not_suspended, TRAPS) {
   Thread * Self = THREAD ;
  
   if (_recursions != 0) {
     _recursions--;        // this is simple recursive enter
     TEVENT (Inflated exit - recursive) ;
     return ;
   }

      ObjectWaiter * w = NULL ;
      int QMode = Knob_QMode ;

    // 直接绕过 EntryList 队列，从 cxq 队列中获取线程用于竞争锁
      if (QMode == 2 && _cxq != NULL) {
          w = _cxq ;
          assert (w != NULL, "invariant") ;
          assert (w->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "Invariant") ;
          ExitEpilog (Self, w) ;
          return ;
      }
    // cxq 队列插入 EntryList 尾部
      if (QMode == 3 && _cxq != NULL) {
          w = _cxq ;
          // _cxq指向null
          for (;;) {
             assert (w != NULL, "Invariant") ;
             ObjectWaiter * u = (ObjectWaiter *) Atomic::cmpxchg_ptr (NULL, &_cxq, w) ;
             if (u == w) break ;
             w = u ;
          }
          ObjectWaiter * q = NULL ;
          ObjectWaiter * p ;
          // 单向链表转双向链表
          for (p = w ; p != NULL ; p = p->_next) {
              guarantee (p->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "Invariant") ;
              p->TState = ObjectWaiter::TS_ENTER ;
              p->_prev = q ;
              q = p ;
          }

          ObjectWaiter * Tail ;
          for (Tail = _EntryList ; Tail != NULL && Tail->_next != NULL ; Tail = Tail->_next) ;
          // 放到entryList列表尾部
          if (Tail == NULL) {
              _EntryList = w ;
          } else {
              Tail->_next = w ;
              w->_prev = Tail ;
          }
      }

    // cxq 队列插入到_EntryList 头部
      if (QMode == 4 && _cxq != NULL) {
          // 把 cxq 队列放入 EntryList
          // 此策略确保最近运行的线程位于 EntryList 的头部
          w = _cxq ;
          for (;;) {
             assert (w != NULL, "Invariant") ;
             ObjectWaiter * u = (ObjectWaiter *) Atomic::cmpxchg_ptr (NULL, &_cxq, w) ;
             if (u == w) break ;
             w = u ;
          }
          assert (w != NULL              , "invariant") ;

          ObjectWaiter * q = NULL ;
          ObjectWaiter * p ;
          for (p = w ; p != NULL ; p = p->_next) {
              guarantee (p->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "Invariant") ;
              p->TState = ObjectWaiter::TS_ENTER ;
              p->_prev = q ;
              q = p ;
          }

          if (_EntryList != NULL) {
              q->_next = _EntryList ;
              _EntryList->_prev = q ;
          }
          _EntryList = w ;
      }

      w = _EntryList  ;
      if (w != NULL) {
          assert (w->TState == ObjectWaiter::TS_ENTER, "invariant") ;
          ExitEpilog (Self, w) ;
          return ;
      }
      w = _cxq ;
      if (w == NULL) continue ;

      for (;;) {
          assert (w != NULL, "Invariant") ;
          ObjectWaiter * u = (ObjectWaiter *) Atomic::cmpxchg_ptr (NULL, &_cxq, w) ;
          if (u == w) break ;
          w = u ;
      }

      if (QMode == 1) {
         // QMode == 1 : 把 cxq 倾倒入 EntryList 逆序
         // 单向链表改双向，且逆序。s代表前一个节点，u代表下一个节点
         ObjectWaiter * s = NULL ;
         ObjectWaiter * t = w ;
         ObjectWaiter * u = NULL ;
         while (t != NULL) {
             guarantee (t->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "invariant") ;
             t->TState = ObjectWaiter::TS_ENTER ;
             u = t->_next ;
             t->_prev = u ;
             t->_next = s ;
             s = t;
             t = u ;
         }
         _EntryList  = s ;
         assert (s != NULL, "invariant") ;
      } else {
         // QMode == 0 or QMode == 2
         _EntryList = w ;
         ObjectWaiter * q = NULL ;
         ObjectWaiter * p ;
          // 将单向链表构造成双向环形链表；
         for (p = w ; p != NULL ; p = p->_next) {
             guarantee (p->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "Invariant") ;
             p->TState = ObjectWaiter::TS_ENTER ;
             p->_prev = q ;
             q = p ;
         }
      }

      if (_succ != NULL) continue;

      w = _EntryList  ;
      if (w != NULL) {
          guarantee (w->TState == ObjectWaiter::TS_ENTER, "invariant") ;
          ExitEpilog (Self, w) ;
          return ;
      }
   }
}

notify唤醒
notify 或者 notifyAll 方法可以唤醒同一个锁监视器下调用 wait 挂起的线程，具体实现如下：

void ObjectMonitor::notify(TRAPS) {
    CHECK_OWNER();
    if (_WaitSet == NULL) {
        TEVENT (Empty - Notify);
        return;
    }
    DTRACE_MONITOR_PROBE(notify, this, object(), THREAD);

    int Policy = Knob_MoveNotifyee;

    Thread::SpinAcquire(&_WaitSetLock, "WaitSet - notify");
    ObjectWaiter *iterator = DequeueWaiter();
    if (iterator != NULL) {
        // 省略一些代码

         // 头插 EntryList
        if (Policy == 0) {
            if (List == NULL) {
                iterator->_next = iterator->_prev = NULL;
                _EntryList = iterator;
            } else {
                List->_prev = iterator;
                iterator->_next = List;
                iterator->_prev = NULL;
                _EntryList = iterator;
            }
        } else if (Policy == 1) {      // 尾插 EntryList
            if (List == NULL) {
                iterator->_next = iterator->_prev = NULL;
                _EntryList = iterator;
            } else {
                ObjectWaiter *Tail;
                for (Tail = List; Tail->_next != NULL; Tail = Tail->_next);
                assert (Tail != NULL && Tail->_next == NULL, "invariant");
                Tail->_next = iterator;
                iterator->_prev = Tail;
                iterator->_next = NULL;
            }
        } else if (Policy == 2) {      // 头插 cxq
            // prepend to cxq
            if (List == NULL) {
                iterator->_next = iterator->_prev = NULL;
                _EntryList = iterator;
            } else {
                iterator->TState = ObjectWaiter::TS_CXQ;
                for (;;) {
                    ObjectWaiter *Front = _cxq;
                    iterator->_next = Front;
                    if (Atomic::cmpxchg_ptr(iterator, &_cxq, Front) == Front) {
                        break;
                    }
                }
            }
        } else if (Policy == 3) {      // 尾插 cxq
            iterator->TState = ObjectWaiter::TS_CXQ;
            for (;;) {
                ObjectWaiter *Tail;
                Tail = _cxq;
                if (Tail == NULL) {
                    iterator->_next = NULL;
                    if (Atomic::cmpxchg_ptr(iterator, &_cxq, NULL) == NULL) {
                        break;
                    }
                } else {
                    while (Tail->_next != NULL) Tail = Tail->_next;
                    Tail->_next = iterator;
                    iterator->_prev = Tail;
                    iterator->_next = NULL;
                    break;
                }
            }
        } else {
            ParkEvent *ev = iterator->_event;
            iterator->TState = ObjectWaiter::TS_RUN;
            OrderAccess::fence();
            ev->unpark();
        }

        if (Policy < 4) {
            iterator->wait_reenter_begin(this);
        }
    }
    // 自旋释放
    Thread::SpinRelease(&_WaitSetLock);

    if (iterator != NULL && ObjectMonitor::_sync_Notifications != NULL) {
        ObjectMonitor::_sync_Notifications->inc();
    }
}

总结

本文主要介绍了synchronized关键字的使用方式，锁升级过程，以及相关源码分析，源码这块主要介绍了同步队列和等待队列之间的转移过程，同步队列包括_cxq队列和_entryList队列，抢锁失败的线程会先放到_cxq队列的头部，在拥有锁的线程释放锁时，会根据不同的QMode，选择从_cxq直接取值，或者将_cxq头插或尾插到_entryList队列中，具体可以见队列转换图。如果直接从_cxq取值的话，就会是后阻塞的线程先唤醒。
从整个过程来看，synchronized整体加锁的思路和对队列的处理与aqs都比较类似，下面贴下两者的相同与区别：

image.png

参考链接

synchronized 关键字详解
 并发编程的艺术
 不可不说的Java“锁”事

Sychronized关键字使用及原理解析

Sychronized关键字使用场景

三种方法

Sychroniezd 关键字实现原理

对象头

偏向锁

流程

轻量级锁

自旋锁 vs 适应性自旋锁

重量级锁

源码解析

总结

参考链接

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