Synchronized底层原理

Synchronized是Java高频面试题，相关的知识点其实有很多。

定义
Synchronized是Java语言的关键字，它保证同一时刻被Synchronized修饰的代码最多只有1个线程执行。

应用场景
synchronized如果加在方法上/对象上，那么，它作用的对象是非静态的，它取得的锁是对象锁；
synchronized如果作用的对象是一个静态方法或一个类，它取到的锁是类锁，这个类所有的对象用的是同一把锁。
每个对象只有一个锁，谁拿到这个锁，谁就可以运行它所控制的那段代码。

对象加锁实现原理
在Java的设计中，每一个Java对象就带了一把看不见的锁，可以叫做内部锁或者Monitor锁，Synchronized在JVM里的实现是基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码块同步的。Monitor可以把它理解为一个同步工具，所有的Java对象是天生的Monitor，Monitor监视器对象就是存在于每个Java对象的对象头MarkWord里面，也就是存储指针的指向，Synchronized锁便是通过这种方式获取锁的。

JDK6以前
Synchronized加锁是通过对象内部的监视器锁来实现的，监视器锁本质又是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock来实现的，操作系统实现线程之间的切换这就需要从用户态转换到核心态，这个成本非常高，状态之间的转换需要比较长的时间。

实现步骤
第一步，当有二个线程A、线程B都要开始给变量+1，要进行操作的时候，发现方法上加了Synchronized锁，这时线程调度到A线程执行，A线程就抢先拿到了锁，当前已经获取到锁资源的线程被称为Owner，将MonitorObject中的_owner设置成A线程。

第二步，将mark word设置为Monitor对象地址，锁标志位改为10；

第三步，将B线程阻塞，放到ContentionList队列中。因为JVM每次从Waiting Queue的尾部取出一个线程放到OnDeck中，作为候选者，但是如果并发比较高，WaitingQueue会被大量线程执行CAS操作，为了降低对尾部元素的竞争，将WaitingQueue拆分成ContentionList和EntryList二个队列，所有请求锁的线程首先尝试自旋获取锁，如果获取不到，被放在ContentionList这个竞争队列中，ContentionList中那些有资格成为候选资源的线程被移动到EntryList中。ContentionList、EntryList、WaitSet中的线程都处于阻塞状态，该阻塞是由操作系统来完成的，Linux内核下采用pthread_mutex_lock内核函数实现的。

第四步，作为Owner的A线程执行过程中，可能调用wait释放锁，这个时候A线程进入WaitSet，等待被唤醒。

JDK6版本及以后
Sun程序员发现大部分程序大多数时间都不会发生多个线程同时访问竞态资源的情况，大多数对象的加锁和解锁都是在特定的线程中完成，出现线程竞争锁的情况概率比较低，比例非常高，所以引入了偏向锁和轻量级锁。