[Thread] Synchronized

1.Monitor对象

Monitor对象被称为管程或者监视器锁。

在Java中，每一个对象实例都会关联一个Monitor对象。

这个Monitor对象既可以与对象一起创建销毁，也可以在线程试图获取对象锁时自动生成。

当这个Monitor对象被线程持有后，它便处于锁定状态。Synchronized的基本原理就是能否获取Monitor的所有权。

monitor

  ObjectMonitor() {

    _header       = NULL;

    _count        = 0; //用于记录线程获取锁的次数，成功获取到锁后count会加1，释放锁时count减1

    _waiters      = 0,

    _recursions   = 0;// 线程重入次数

    _object       = NULL;  // 存储Monitor对象

    _owner        = NULL;  // 持有当前线程的owner

    _WaitSet      = NULL;// wait状态的线程列表

    _WaitSetLock  = 0 ;

    _Responsible  = NULL ;

    _succ         = NULL ;

    _cxq          = NULL ;  // 单向列表

    FreeNext      = NULL ;

    _EntryList    = NULL ;// 处于等待锁状态block状态的线程列表

    _SpinFreq     = 0 ;

    _SpinClock    = 0 ;

    OwnerIsThread = 0 ;

    _previous_owner_tid = 0;

  }

2.对象头

在对象头的MarkWord中主要存储了对象自身的运行时数据，例如哈希码、GC分代年龄、锁状态、线程持有的锁、偏向线程ID等

当对象为偏向锁时，Mark Word存储了偏向线程的ID；

当状态为轻量级锁时，Mark Word存储了指向线程栈中Lock Record的指针；

当状态为重量级锁时，Mark Word存储了指向堆中的Monitor对象的指针。

3.锁升级

偏向锁

偏向锁的核心思想是，如果一个线程获得了锁，那么锁就进入偏向模式，此时Mark Word的结构也变为偏向锁结构，即将对象头中Mark Word的标记位改为1，并且在Mark Word中记录该线程的ID。

轻量级锁

Mark Word中的部分字节CAS更新指向线程栈中的LockRecord，如果更新成功，则轻量级锁获取成功_，记录锁状态为轻量级锁；否则，说明已经有线程获得了轻量级锁，目前发生了锁竞争（不适合继续使用轻量级锁），接下来膨胀为重量级锁。

JVM会在当前线程的线程栈中开辟一块单独的空间，里面保存指向对象锁MarkWord的指针，同时在对象锁Mark Word中保存指向这片空间的指针。上述两个保存操作都是CAS操作，如果保存成功，代表线程抢到了同步锁，就把MarkWord中的锁标志位改成00，可以执行同步代码。如果保存失败，表示抢锁失败

自旋锁

空循环一般不会执行太多次，可能是50个循环或100循环，在经过若干次循环后，如果得到锁，就顺利进入同步代码。如果还不能获得锁，那就会将线程在操作系统层面挂起，即进入到重量级锁。

重量级锁

重量级锁通过对象内部的monitor实现(见上文的MonitorObject模式)

monitor的本质是依赖于底层操作系统的MutexLock实现，操作系统实现线程间的切换是通过用户态与内核态的切换完成的，而切换成本很高

MutexLock最核心的理念就是尝试获取锁.若可得到就占有.若不能,就进入睡眠等待

4.其他概念

锁消除

JVM在编译时通过对运行上下文的描述，去除不可能存在共享资源竞争的锁，通过这种方式消除无用锁，即删除不必要的加锁操作，从而节省开销

锁膨胀

将多次连接在一起的加锁、解锁操作合并为一次，将多个连续的锁扩展成一个范围更大的锁

如果虚拟机检测到有一系列连串的对同一个对象加锁和解锁操作，就会将其合并成一次范围更大的加锁和解锁操作，即在第一次append方法时进行加锁，最后一次append方法结束后进行解锁