深入JVM内置锁|深入JVM内置锁 synchronized 底层深入JVM内置锁synchronized底层

前言上一章节带着大家了解了Java对象头的组成,本节带着大家了解synchronized 关键字的底层原理以及锁的升级过程
synchronized原理详解 【深入JVM内置锁|深入JVM内置锁 synchronized 底层】synchronized内置锁是一种对象锁(锁的是对象而非引用)，作用粒度是对象，可以用来实现对临界资源的同步互斥访问，是可重入的
什么是Monitor 在Java虚拟机（HotSpot）中，Monitor是由ObjectMonitor实现的。Synchronized的对象锁，MarkWord锁标识位为10，其中指针指向的是Monitor对象的起始地址。其主要数据结构如下

ObjectMonitor() { _header= NULL; _count= 0; // 记录个数 _waiters= 0, _recursions= 0; _object= NULL; _owner= NULL; _WaitSet= NULL; // 处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet _WaitSetLock= 0 ; _Responsible= NULL ; _succ= NULL ; _cxq= NULL ; FreeNext= NULL ; _EntryList= NULL ; // 处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表 _SpinFreq= 0 ; _SpinClock= 0 ; OwnerIsThread = 0 ; }

ObjectMonitor中有两个队列，_WaitSet 和 _EntryList，用来保存ObjectWaiter对象列表（每个等待锁的线程都会被封装成ObjectWaiter对象），_owner指向持有ObjectMonitor对象的线程，当多个线程同时访问一段同步代码时：

首先会进入 _EntryList 集合，当线程获取到对象的monitor后，进入 _Owner区域并把monitor中的owner变量设置为当前线程，同时monitor中的计数器count加1；
若线程调用 wait() 方法，将释放当前持有的monitor，owner变量恢复为null，count自减1，同时该线程进入 WaitSet集合中等待被唤醒；
若当前线程执行完毕，也将释放monitor（锁）并复位count的值，以便其他线程进入获取monitor(锁)；

synchronized底层原理 synchronized是基于JVM内置锁实现，通过内部对象Monitor(监视器锁)实现，基于进入与退出Monitor对象实现方法与代码块同步，监视器锁的实现依赖底层操作系统的Mutex lock（互斥锁）实现。JVM内置锁在1.5之后版本做了重大的优化，如锁粗化（Lock Coarsening）、锁消除（Lock Elimination）、轻量级锁（Lightweight Locking）、偏向锁（Biased Locking）、适应性自旋（Adaptive Spinning）等技术来减少锁操作的开销。
每个同步对象都有一个自己的Monitor(监视器锁)：

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synchronized锁的升级过程

public class Test04 { private static Object objectLock = new Object(); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //-XX:BiasedLockingStartupDelay=0 强制开启 //System.out.println(">>----------------无锁状态001-------------------<<"); System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objectLock).toPrintable()); System.out.println("开启了偏向锁，但是偏向锁没有关联偏向锁线程"); synchronized(objectLock){ // 偏向锁关联偏向锁线程 System.out.println("开启了偏向锁，偏向是给我们的主线程"); System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objectLock).toPrintable()); } // 撤销偏向锁是另外一个线程与偏向锁线程竞争 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { synchronized (objectLock) { try { System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objectLock).toPrintable()); Thread.sleep(5000); System.out.println("子线程：升级为轻量级锁"); } catch (Exception e) {} } } }, "子线程1").start(); Thread.sleep(1000); sync(); }public static void sync() throws InterruptedException { System.out.println(" 主线程获取锁重量级别锁"); //11010000 01000000 synchronized (objectLock) { System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objectLock).toPrintable()); } }}