第16講 | synchronized底層如何實現？什麼是鎖的升級、降級？
synchronized代碼塊是由一對兒monitorenter/monitorexit指令實現的， Monitor對象是同步的基本實現單元。
Java 6之前， Monitor的實現完全是依靠操作系統內部的互斥鎖，因爲需要進行用戶態到內核態的切換，所以同步操作是一個無差別的重量級操作.
現代的（Oracle） JDK中， JVM對此進行了大刀闊斧地改進，提供了三種不同的Monitor實現，也就是常說的三種不同的鎖：
- 偏斜鎖（Biased Locking）
- 輕量級鎖
- 重量級鎖
大大改進了其性能。
所謂鎖的升級、降級，就是JVM優化synchronized運行的機制，當JVM檢測到不同的競爭狀況時，會自動切換到適合的鎖實現，這種切換就是鎖的升級、降級。
當沒有競爭出現時，默認會使用偏斜鎖。 JVM會利用CAS操作（compare and swap），在對象頭上的Mark Word部分設置線程ID，以表示這個對象偏向於當前線程，所以並不涉及真正的互斥鎖。這樣做的假設是基於在很多應用場景中，大部分對象生命週期中最多會被一個線程鎖定，使用偏斜鎖可以降低無競爭開銷。
如果有另外的線程試圖鎖定某個已經被偏斜過的對象， JVM就需要撤銷（revoke）偏斜鎖，並切換到輕量級鎖實現。輕量級鎖依賴CAS操作Mark Word來試圖獲取鎖，如果重試成
功，就使用普通的輕量級鎖；否則，進一步升級爲重量級鎖。
極客時間 :《Java核心技術面試精講》
自我理解
synchronized是由一對兒monitorenter/monitorexit指令實現。
不可不說的Java“鎖”事
流程圖：
阻塞或喚醒一個Java線程需要操作系統切換CPU狀態來完成，這種狀態轉換需要耗費處理器時間。如果同步代碼塊中的內容過於簡單，狀態轉換消耗的時間有可能比用戶代碼執行的時間還要長。
在許多場景中，同步資源的鎖定時間很短，爲了這一小段時間去切換線程，線程掛起和恢復現場的花費可能會讓系統得不償失。如果物理機器有多個處理器，能夠讓兩個或以上的線程同時並行執行，我們就可以讓後面那個請求鎖的線程不放棄CPU的執行時間，看看持有鎖的線程是否很快就會釋放鎖。
而爲了讓當前線程“稍等一下”，我們需讓當前線程進行自旋，如果在自旋完成後前面鎖定同步資源的線程已經釋放了鎖，那麼當前線程就可以不必阻塞而是直接獲取同步資源，從而避免切換線程的開銷。這就是自旋鎖。
java對象
存放在堆內存中
對象大致可以分爲三個部分
- 對象頭
- Mark Word（標記字段）
- Klass Pointer（類型指針）
- 實例變量
- 填充字節
Synchronized鎖對象是存在鎖對象的對象頭的MarkWord中。
| 鎖狀態 | 存儲內容 | 存儲內容 |
|---|---|---|
| 無鎖 | 對象的hashCode、對象分代年齡、是否是偏向鎖（0） | 01 |
| 偏向鎖 | 偏向線程ID、偏向時間戳、對象分代年齡、是否是偏向鎖（1） | 01 |
| 輕量級鎖 | 指向棧中鎖記錄的指針 | 00 |
| 重量級鎖 | 指向互斥量（重量級鎖）的指針 | 10 |
逐級遞增過程：
參考：
極客時間：《Java核心技術面試精講》
本筆記根據專欄主題進行學習筆記，雖然參考了許多做了筆記，但是加上了自己的整理，跟原作者的行文可能有很大偏差。如果想查看原版請自行搜索。謝謝