首先介紹關(guān)于synchronized的一些基礎(chǔ)知識(shí)邢羔。

作用于實(shí)例他去、方法、Class上的效果有什么不同

實(shí)例

        Object lock = new Object();

        synchronized (lock) {
            doSomething();
        }

synchronized作用于實(shí)例時(shí)柱锹，是怎么實(shí)現(xiàn)鎖的功能的呢哪自？

通過查看字節(jié)碼指令我們可以發(fā)現(xiàn)monitorenter和monitorexit兩個(gè)指令，這兩個(gè)指令就是通過Monitor來進(jìn)行獲取鎖釋放鎖的指令禁熏。

      11: monitorenter
      12: invokestatic  #3                  // Method doSomething:()V
      15: aload_2
      16: monitorexit

方法

    public synchronized void doSomething(){
    }

  public synchronized void doSomething();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED //看這里
    Code:
      stack=0, locals=1, args_size=1
         0: return
      LineNumberTable:
        line 11: 0

通過字節(jié)碼可以看到壤巷，doSomething()方法在常量池中的method_info中被標(biāo)記為ACC_SYNCHRONIZED，當(dāng)線程訪問方法時(shí)會(huì)檢查是否存在該標(biāo)記瞧毙，如果存在胧华，則需要獲取Monitor對(duì)象，再通過Monitor的enter和exit來進(jìn)行獲取鎖釋放鎖的操作升筏。

Class

        synchronized (Test.class) {
        }

        7: goto          15
       10: astore_2
       11: aload_1
       12: monitorexit

根據(jù)字節(jié)碼指令可以看到撑柔，實(shí)現(xiàn)鎖的方式與作用于對(duì)象實(shí)例時(shí)相同，也是通過monitorenter和monitorexit兩個(gè)指令來實(shí)現(xiàn)的鎖您访。不同于實(shí)例的地方是铅忿，作用于Class時(shí)，鎖的對(duì)象是Class對(duì)象的實(shí)例灵汪。

Monitor

前文中提到的monitorenter和monitorexit檀训，以及Monitor，都是什么呢享言？

Monitor是鎖的概念峻凫，在Hotspot虛擬機(jī)中它是由ObjectMonitor來實(shí)現(xiàn)的，我們的字節(jié)碼指令 monitorenter和monitorexit览露，也都是由該對(duì)象來實(shí)現(xiàn)荧琼。如果還有希望更深入研究的同學(xué)，可以去翻閱Hotspot的源碼差牛，這部分在ObjectMonitor文件中可以找到命锄。

ObjectMonitor(){
    _header = NULL;
    _count = 0; //記錄個(gè)數(shù)
    _waiters = 0;
    _owner = NULL;
    _WaitSet = NULL;//處于wait狀態(tài)的線程，會(huì)被加入到_WaitSet
    _WaitSetLock = 0;
    _EntryList = NULL;
    ...
    ...
}

這就是synchronized的全部嗎偏化？

當(dāng)然不是脐恩。
在以前的認(rèn)知中，我們認(rèn)為synchronized的性能會(huì)比Lock差很多侦讨，但是在jdk6之后驶冒，synchronized得到了一次性能優(yōu)化苟翻，這次性能優(yōu)化，就是鎖膨脹骗污。

鎖膨脹

鎖膨脹用一句話簡單概括就是崇猫，一個(gè)鎖經(jīng)過三次膨脹變的笨重的但穩(wěn)重過程。

換句話講身堡，每一個(gè)對(duì)象邓尤，都有四種鎖的狀態(tài)拍鲤。
由淺至深贴谎，由弱變強(qiáng)分為：

無鎖 > 偏向鎖 > 輕量級(jí)鎖 > 重量級(jí)鎖

這四個(gè)狀態(tài)是怎么區(qū)分的呢？

對(duì)象頭中的Mark word區(qū)域季稳，存儲(chǔ)著對(duì)象的哈希值擅这，GC年齡，鎖標(biāo)記位景鼠，是否偏向仲翎，偏向線程等數(shù)據(jù)。

無鎖狀態(tài)：當(dāng)對(duì)象從來沒有線程請求獲取鎖铛漓。

偏向鎖溯香，何為偏向，是指該實(shí)例將會(huì)偏向第一個(gè)來獲取它的鎖的線程浓恶，如果沒有其它線程來請求獲取鎖玫坛，則持有該鎖的線程永遠(yuǎn)不需要同步。

1. 當(dāng)鎖第一次被線程獲取時(shí)包晰，通過CAS將線程ID記錄到對(duì)象頭的Mark word中湿镀，并且修改偏向標(biāo)志，之后該線程在進(jìn)入和退出同步塊時(shí)伐憾，不需要進(jìn)行獲取鎖和釋放鎖的操作勉痴，僅測試Mark word中的線程ID
2. 當(dāng)另外線程嘗試獲取該鎖時(shí)，偏向模式結(jié)束
3. 新線程發(fā)現(xiàn)該對(duì)象的偏向狀態(tài)時(shí)树肃，表明已經(jīng)存在競爭
4. 檢查該鎖偏向的線程是否存活
5. 如果原線程掛掉的話則恢復(fù)到無鎖狀態(tài)并重新偏向到新的線程
6. 如果原線程依然存活蒸矛，則檢查原線程的操作棧是否需要使用該鎖
7. 如果原線程不需要使用該鎖，則對(duì)象狀態(tài)恢復(fù)到無鎖狀態(tài)并重新偏向到新的線程
8. 如果原線程仍然需要使用該鎖胸嘴，則偏向鎖升級(jí)為輕量級(jí)鎖

輕量級(jí)鎖 雏掠，輕量級(jí)鎖是通過CAS來避免使用互斥量的開銷

1. 當(dāng)獲取鎖的線程，檢查鎖狀態(tài)是否為無鎖(即：是否偏向->是筛谚，鎖標(biāo)志位->01偏向鎖)磁玉。
2. 當(dāng)前線程將在當(dāng)前的棧幀中申請一塊空間，Lock Record(包含兩部分驾讲，一部分存放對(duì)象頭中的Mark Word的拷貝蚊伞，稱為Displaced Mark Word席赂，另一部分為指向owner)。
3. 將對(duì)象頭中的Mark Word拷貝至Lock Record中时迫，并通過CAS操作將對(duì)象頭中Mark Word更新為指向Lock Record的指針颅停；將Lock Record中的owner通過CAS更新為指向?qū)ο箢^中Mark Word的指針
4. 如果更新成功，則將對(duì)象頭中的鎖標(biāo)志位更新為00掠拳，即輕量級(jí)鎖
5. 如果更新失敗癞揉，則檢查對(duì)象頭中的Mard Word是否指向當(dāng)前棧幀
6. 如果是指向當(dāng)前棧幀，則表示已經(jīng)持有該鎖
7. 如果不是溺欧，則代表產(chǎn)生競爭喊熟，膨脹為重量級(jí)鎖，更新鎖標(biāo)志位為10姐刁，Mark Word中存儲(chǔ)的就是指向重量級(jí)鎖的指針芥牌，后面等待鎖的線程也會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)

重量級(jí)鎖，即前文提到的Monitor聂使，其本質(zhì)是依賴于系統(tǒng)底層的Mutex Lock壁拉，也是性能開銷最大的狀態(tài)。