Java 并发机制之Synchronized

在多线程并发编程中synchronized的一直是元老级别角色，通过对象的内置锁实现互斥访问共同变量，通常被称为重量级锁，但是为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗，在jdk 1.6中引入了偏向锁和轻量级锁。在以下博文中，我们先讨论其实现底层原理以及他的锁升级过程。

java 中每一个对象可作为锁，具体有三种表现形式：

1）对于普通同步方法，锁是当前实例对象

2）对于静态同步方法，锁是当前类的class 对象

3）对于同步方法快，锁是Synchronized 括号里面的对象。

JVM基于进入和退出Monitor对象来实现方法和代码块同步，monitorenter指令在编译后插入到同步代码块开始位子，而monitoreixt则插入到方法结束或异常处。当一个monitor被持有后，则处于锁定状态。

synchronized 用的锁存在java 对象头（   拓展一、对象在内存中布局分为三个部分：①对象头：一部分存放对象自身运行时候的数据，称为mark word,一部分为类型指针，确定对象所属类；②实例数据部分：对象真正存储的有效信息，无论是父类继承下来还是子类中定义的；③对齐填充，起着占位符作用。拓展二、Class 文件中除了有类的版本，字段，方法，接口等描述信息，还有一项是常量池，存放编译器的字面量和符号引用（在加载后进入运行常量池）通过类的符号引用可以判断类是否被加载过）里面，而对象头里面的Mark Word存放锁状态（无锁，偏向锁，轻量级硕，重量级锁），对象的hashcode,分代年龄，锁标记位。JVM在锁的获得和释放中将改变对象锁的状态。

1）偏向锁:在锁不仅不存在多个线程竞争，而且总是由一个进程多次获得，为了使获得锁代价耕地而引入偏向锁，获取锁时候，会在对象头和栈帧中的锁记录（每一个线程有独立的Jvm虚拟机栈，锁记录是将对象头中的Mark Word复制到其中）中存储锁偏向的线程ID，以后线程在进入和推出同步快时候不需要CAS操作来加锁和解锁，只要简单测试下当前线程的ID是否为对象头重存储的线程ID。偏向锁使用等待竞争出现才释放锁的机制，等待全局安全点，暂停拥有偏向锁的进程，要么恢复到无所状态，或则升级为轻量级锁。

2）轻量级锁：加锁时，先对锁记录进行对象锁复制（锁标志位01，未锁定）;线程使用CAS(Compare and Swap)算法修改对象头MarkWord指向锁记录,修改成功则加锁成功(对象所标志位00，锁定）。失败则表示有其他线程竞争锁（通过标志位状态是否是00判断是否处于轻量级锁状态锁定），则自旋去获得锁。释放锁时候，同样使用原子的CAS操作修改MarkWord替换到对象头。如果成功，则表示同步过程完成；否则，表明有其他进程尝试获取锁（对象锁已经升级到重量级锁，标志位为10）则需要释放锁唤醒等待的线程。

2018-03-24