一、Synchronized實現原理
1、Synchronized鎖的3中形式：
Synchronized修飾普通同步方法：鎖對象當前實例對象；
Synchronized修飾靜態同步方法：鎖對象是當前的類Class對象；
Synchronized修飾同步代碼塊：鎖對象是Synchronized後面括號裡配置的對象；
2、Synchronized在JVM裡的實現
那麼Synchronized在JVM裡是怎麼實現的呢？
在JVM規範裡可以看到Synchronized鎖時基於進入和退出monitor對象來實現方法同步和代碼塊同步，這兩種同步的具體實現細節不太一樣，但是都可以這麼理解：不管是方法同步還是代碼塊同步都是通過monitor對象的monitorentry和monitorexit這兩個指令實現的，在需要同步的代碼塊開始的位置插入monitorentry指令，在同步結束的位置或者異常出現的位置插入monitorexit指令；JVM要保證monitorentry和monitorexit都是成對出現的，任何對象都有一個monitor閾值對應，當這個對象的monitor被持有以後，它將處於鎖定狀態。
3、Java對象頭
那麼Synchronized鎖對象是存在哪裡的呢？答案是存在鎖對象的對象頭中，稱為MarkWord。如果對象是數組對象，那麼MarkWord佔用3個字寬（Word），如果對象是非數組對象，那麼MarkWord佔用2個字寬。（1word = 2 Byte = 16 bit）
那麼MarkWord在對象頭中到底長什麼樣，也就是它到底存儲了什麼呢？
在32位的虛擬機中：
在64位的虛擬機中：
二、鎖升級
1、鎖的4中狀態：無鎖狀態、偏向鎖狀態、輕量級鎖狀態、重量級鎖狀態（級別從低到高）
2、偏向鎖：
為什麼要引入偏向鎖？
因為經過HotSpot的作者大量的研究發現，大多數時候是不存在鎖競爭的，常常是一個線程多次獲得同一個鎖，因此如果每次都要競爭鎖會增大很多沒有必要付出的代價，為了降低獲取鎖的代價，才引入的偏向鎖。
偏向鎖的升級
當線程1訪問代碼塊並獲取鎖對象時，會在java對象頭和棧幀中記錄偏向的鎖的threadID，因為偏向鎖不會主動釋放鎖，因此以後線程1再次獲取鎖的時候，需要比較當前線程的threadID和Java對象頭中的threadID是否一致，如果一致（還是線程1獲取鎖對象），則無需使用CAS來加鎖、解鎖；如果不一致（其他線程，如線程2要競爭鎖對象，而偏向鎖不會主動釋放因此還是存儲的線程1的threadID），那麼需要
查看Java對象頭中記錄的線程1是否存活，如果沒有存活，那麼鎖對象被重置為無鎖狀態，其它線程（線程2）可以競爭將其設置為偏向鎖；如果存活，那麼立刻查找該線程（線程1）的棧幀信息，如果還是需要繼續持有這個鎖對象，那麼暫停當前線程1，撤銷偏向鎖，升級為輕量級鎖，如果線程1 不再使用該鎖對象，那麼將鎖對象狀態設為無鎖狀態，重新偏向新的線程。偏向鎖的取消：
偏向鎖是默認開啟的，而且開始時間一般是比應用程序啟動慢幾秒，如果不想有這個延遲，那麼可以使用-XX:BiasedLockingStartUpDelay=0；
如果不想要偏向鎖，那麼可以通過-XX:-UseBiasedLocking = false來設置；
3、輕量級鎖
為什麼要引入輕量級鎖？
輕量級鎖考慮的是競爭鎖對象的線程不多，而且線程持有鎖的時間也不長的情景。因為阻塞線程需要CPU從用戶態轉到內核態，代價較大，如果剛剛阻塞不久這個鎖就被釋放了，那這個代價就有點得不償失了，因此這個時候就乾脆不阻塞這個線程，讓它自旋這等待鎖釋放。
輕量級鎖什麼時候升級為重量級鎖？
線程1獲取輕量級鎖時會先把鎖對象的對象頭MarkWord複製一份到線程1的棧幀中創建的用於存儲鎖記錄的空間（稱為DisplacedMarkWord），然後使用CAS把對象頭中的內容替換為線程1的鎖記錄地址；
如果在線程1複製對象頭的同時（在線程1CAS之前），線程2也準備獲取鎖，複製了對象頭到線程2的鎖記錄空間中，但是在線程2CAS的時候，發現線程1已經把對象頭換了，線程2的CAS失敗，那麼線程2就嘗試使用自旋鎖來等待線程1釋放鎖。
但是如果自旋的時間太長也不行，因為自旋是要消耗CPU的，因此自旋的次數是有限制的，比如10次或者100次，如果自旋次數到了線程1還沒有釋放鎖，或者線程1還在執行，線程2還在自旋等待，這時又有一個線程3過來競爭這個鎖對象，那麼這個時候輕量級鎖就會膨脹為重量級鎖。重量級鎖把除了擁有鎖的線程都阻塞，防止CPU空轉。
*注意：為了避免無用的自旋，輕量級鎖一旦膨脹為重量級鎖就不會再降級為輕量級鎖了；偏向鎖升級為輕量級鎖也不能再降級為偏向鎖。一句話就是鎖可以升級不可以降級，但是偏向鎖狀態可以被重置為無鎖狀態。
4、這幾種鎖的優缺點（偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖）
最後總結：
偏向鎖適合單線程的場景，這樣線程每次進入同步方法，直接比較對應的markword中的線程ID是否是自己就行了，若是繼續執行若不是則這個偏向鎖的所有者是否已經結束，若結束則佔有偏向鎖，若沒有結束則將該鎖升級成輕量級鎖；
若競爭輕量級鎖，若輕量級鎖已經被佔用則將輕量級鎖升級成重量級鎖然後阻塞，若沒有被佔用則直接獲取輕量級鎖（這裡需要注意若兩個線程同時獲取一個沒有被佔用的輕量級鎖時，其中一個會獲取成功另一個會自旋，若自旋一段時間仍未獲取鎖則會將輕量級鎖升級成重量級鎖）
輕量級鎖持有者解鎖時，若發現自己保存的markword和目前的markword不一致（輕量級鎖持有者在獲取的時候markword標記的還是輕量級鎖，後來由於其他線程的申請鎖造成所升級成重量級鎖，則markword會改變）則認為有線程在申請鎖，則會喚醒阻塞的進程，讓他們重新申請；
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