synchronized

《Java 并发编程艺术》

锁优化和逃逸分析：https://juejin.im/post/5dc8f93a6fb9a04a9f11c68a
偏向锁详细：https://zhuanlan.zhihu.com/p/26475023
JDK 1.6 后

使用的锁对象

• 普通同步方法：锁是当前实例对象
• 静态同步方法：锁是当前类的 Class 对象
• 同步方法块：锁是 synchronized 括号里面配置的对象

代码块同步是使用 monitorenter 和 monitorexit 指令实现的，而方法同步是使用另一种方式实现的。

Java 对象头

synchronized 用的锁是存在 Java 对象头里的。
如果对象是非数组类型，则虚拟机用 2 个字宽（Word）存储对象头。
如果对象是数组类型，则使用 3 个字宽。
32 位虚拟机中，1 字宽等于 4 字节，即 32bit。

对象状态：

• 无锁
• 偏向锁
• 轻量级锁
• 重量级锁

• GC 标记

  锁状态：

• 无锁

• 偏向锁
• 轻量级锁
• 重量级锁

锁只能升级但不能降级

32位虚拟机下：


64 位虚拟机下：

偏向锁：

当一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈帧中的锁记录里存储锁偏向的线程 ID，以后该线程在进入和退出同步块时不需要进行 CAS 操作来加锁和解锁，只需要简单地测试以下对象头的 Mark Word 里是否存储着指向当前线程的偏向锁。

如果测试成功，标识线程已经获得了锁。
如果测试失败，则需要再测试以下 Mark Word 中偏向锁的标识是否设置成 1

• 如果没有设置，则说明当前是无锁状态，则使用 CAS 竞争锁
• 如果设置了，则尝试使用 CAS 将对象头的偏向锁指向当前线程

注意：如果一个线程使用过偏向锁后生命周期结束了，此时另外一个线程去竞争偏向锁，是不会导致锁升级的。(可能)

偏向锁的撤销：

偏向锁使用了一种等到竞争出现才释放锁的机制。比如一个线程获得了一个对象的偏向锁，即使这个线程死亡了，这个对象的偏向锁还是存在的，而不会自动地降级回无锁状态。所以当其他线程擦汗给你是竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁。偏向锁的策划小，需要等到全局安全点（在这个时间点上没有正在执行的字节码）。
它会首先暂停拥有偏向锁的线程，然后检查持有偏向锁的线程是否活着：

• 如果线程不处于活动状态或已退出同步代码块，则将对象头设置为无锁状态
• 如果线程仍然活着，拥有偏向锁的线程会被执行，遍历偏向对象的锁记录，栈中的锁记录和对象头的 Mark Word 要么重写偏向于其他线程，要么恢复到无锁或者标记对象不合适作为偏向锁

最后唤醒暂停的线程。

线程 1 演示了偏向锁初始化的流程，线程 2 演示了偏向锁撤销的流程：
只要线程 1 先获得偏向锁，那么线程 2 CAS 就一定会失败，如果在撤销偏向锁时，线程 1 不处于活动状态或已退出同步代码块，那么线程 2 就可以获得偏向锁，否则锁就会膨胀。

轻量级锁：

加锁：
线程在执行同步块之前，JVM 会现在当前线程的栈帧中创建用于存储锁记录的空间，并将对象头中的 Mark Word 复制到锁记录中，官方称为 Displaced Mark Word。
然后线程尝试使用 CAS 将对象头中的 Mark Word 替换为指向锁就得指针。

• 如果成功，当前线程获得锁
• 如果失败，表示其他线程竞争锁，当前线程便擦汗给你是使用自旋来获取锁

解锁：
轻量级解锁时，会使用原子的 CAS 操作将 Displaced Mark Word 替换回到对象头

• 如果成功，表示没有竞争发生
• 如果失败，表示当前锁存在竞争，锁就会膨胀成重量级锁

栈帧中的锁记录：

使用 CAS 更新 Mark Word 中 Lock Record 的指针

轻量级锁膨胀流程：

自旋会消耗 CPU，为了避免无用的自旋（比如获得锁的线程在同步块中被阻塞住了），一旦锁升级成重量级锁，就不会恢复到轻量级锁状态。
当锁处于这个状态下，其他线程试图获取锁时，都会被阻塞住，当持有锁的线程释放锁之后，会唤醒这些线程，被唤醒的线程就会进行新一轮的夺锁之争。

整个流程：
来源：Blog.dreamtobe.cn

锁消除：

通过逃逸分析，判断代码是否有必要加锁，从而从编译时期将锁消除。

逃逸分析是怎么判断的？
TODO