上篇铺垫：Java中的锁机制？（体系梳理篇）-CSDN博客

一、sychronized的介绍

sychronized是Java原生的一个同步锁机制，可以保证在多线程并发的情况下，仅允许一个线程执行加锁的方法和代码块，保证了线程安全。

在Java1.5之前，sychronized关键字实现的同步锁，底层是一种悲观锁的理念，在1.6版本后，Java对该关键字进行了优化，使得该锁在某些情况下呈现轻量锁的作用（这个后面介绍，先有个印象）

二、sychronized的作用

• 原子性：保证各个线程间的互斥。
• 可见性：保证共享变量的可见性，就是在加锁的时候仅允许持有锁的线程修改变量，在修改结束后，该变量的值会同步到内存当中，保证其他变量可以访问这个变量的修改。
• 有序性：有效解决重排序问题，即 “一个unlock操作先行发生(happen-before)于后面对同一个锁的lock操作”；

对于可见性，可能很多人有疑问，volatile关键字也是保证共享变量的可见性，它和sychronized有什么区别？

volatile关键字保证了你对当前变量的修改会直接同步到内存中，而sychronized关键字它是先加锁然后修改值，释放锁之后才会把值同步到内存中，sychronized是有一个加锁的过程，保证了原子性，而volatile关键字并没有加锁，因此它并不具备原子性。

那么很多人可能又想问volatile关键字如何保证线程并发问题？

很简单，通过CAS来保证在多线程并发情况下，仅有一个线程修改volatile修饰的变量。详情请看Java中的锁机制？（体系梳理篇）-CSDN博客

三、Java1.6之后对sychronized关键字的优化了什么？

在1.5版本之前，sychronized关键字底层是一个互斥锁，是一个重量级锁，怎么理解呢？只要我对当前代码块加锁，那么无论我持锁线程是读取值还是修改值，其他的线程都必须等待我当前线程释放锁，然而在很多情况下，大部分都是读操作，并不需要如此重量级的线程管控。

因此在Java1.6版本之后，Java对sychronized关键字进行了优化。在Java1.6中，sychronized并不会直接对锁进行重量级锁的实现，而是会根据实际情况一步步将锁升级为重量级锁。我们先了解一下锁的几种状态：

• 无锁

当前线程第一次访问加锁代码块，此时代码块还未加锁，成为无锁。如何辨别是第一次访问呢？在加锁的对象头中又有一个threadid字段，用于表示当前代码块是否被加锁。

• 偏向锁

当前线程第二次访问加锁代码块，此时代码块已经被当前线程加了一次锁，在读取threadid字段后，知道是当前线程在持有锁，锁升级为偏向锁。此时会对当前线程直接放行，不需要重复申请锁，通过这种机制，实现了可重入锁，也就是当前线程可以重复获取当前锁。

• 轻量锁

轻量级锁是由偏向锁升级而来，当存在第二个线程申请同一个锁对象时，偏向锁就会立即升级为轻量级锁。第二个线程会通过一定的自旋循环来获取锁。

• 重量锁

重量级锁是由轻量级锁进一步升级而来，当同一时间有多个线程竞争锁时，自旋线程过多，锁就会被升级成重量级锁，因为自旋线程过多会严重消耗cpu性能。

2.锁消除

消除锁是虚拟机另外一种锁的优化，这种优化更彻底，在JIT编译时，对运行上下文进行扫描，去除不可能存在竞争的锁。比如下面代码的method1和method2的执行效率是一样的，因为object锁是私有变量，不存在所得竞争关系。

3. 锁粗化

锁粗化是虚拟机对另一种极端情况的优化处理，通过扩大锁的范围，避免反复加锁和释放锁。比如下面method3经过锁粗化优化之后就和method4执行效率一样了。

四、sychronized的底层原理

synchronized 同步代码块的实现是通过 monitorenter 和 monitorexit 指令，其中 monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置，monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。当执行 monitorenter 指令时，线程试图获取锁也就是获取 monitor(monitor对象存在于每个Java对象的对象头中，synchronized 锁便是通过这种方式获取锁的，也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因) 的持有权。

其内部包含一个计数器，当计数器为0则可以成功获取，获取后将锁计数器设为1也就是加1。相应的在执行 monitorexit 指令后，将锁计数器设为0，表明锁被释放。如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞等待，直到锁被另外一个线程释放为止。

synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令，取得代之的确实是 ACC_SYNCHRONIZED 标识，该标识指明了该方法是一个同步方法，JVM 通过该 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法，从而执行相应的同步调用。

五、sychroized为什么是非公平锁？

要讨论这个问题，我们必须明白什么是公平锁？什么是非公平锁？

• 公平锁：公平锁是指，当锁被当前线程持有，其他线程会按照先后顺序排队，排在前面的会优先获取锁，这就称为公平锁，在Java中JUC包下的AQS就可以实现公平锁，至于原理我们下篇文章介绍AQS时展开讨论。
• 非公平锁：由上面结论我们举反例可以知道，非公平锁就是，我不管你是否先来，谁先抢到锁谁就执行，sychronized就是一个非公平锁。

但为什么呢？其实很简单，在sychronized中有两个池的概念，一个是EntryList，一个是WaitSet，EntryList是一个单链表结构，当线程获取锁失败后，线程就会被封装称Entry对象然后加入到EntryList中。当某个持有锁线程调用wait()方法，线程就会释放锁然后加入到WaitSet中，当该线程被唤醒后会加入到EntryList中等待JVM调用。

但JVM并不会按照顺序去调用EntryList中的线程，而是随机调用，这也就导致了sychronized是一个非公平锁。

至于锁对象头的内容大家请看这篇文章：synchronized详解-CSDN博客