synchronized实现同步的基础：Java中的每一个对象都可以作为锁。具体表现为以下3种形式。

  • 对于普通同步方法，锁是当前实例对象。

  • 对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。

  • 对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。

    从JVM规范中可以看到Synchonized在JVM里的实现原理，JVM基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码块同步。monitorenter指令是在编译后插入到同步代码块的开始位置，而monitorexit是插入到方法结束处和异常处，JVM要保证每个monitorenter必须有对应的monitorexit与之配对。任何对象都有一个monitor与之关联，当且一个monitor被持有后，它将处于锁定状态。线程执行到monitorenter指令时，将会尝试获取对象所对应的monitor的所有权，即尝试获得对象的锁。

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

Java SE 1.6为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”，在Java SE 1.6中，锁一共有4种状态，级别从低到高依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态，这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级，意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种锁升级却不能降级的策略，目的是为了提高获得锁和释放锁的效率。

1，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，只需简单地测试一下对象头的Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。如果测试成功，表示线程已经获得了锁。如果测试失败，则需要再测试一下Mark Word中偏向锁的标识是否设置成1（表示当前是偏向锁）：如果没有设置，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。偏向锁使用了一种等到竞争出现才释放锁的机制，所以当其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁。偏向锁的撤销，需要等待全局安全点（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，则将对象头设置成无锁状态；如果线程仍然活着，拥有偏向锁的栈会被执行，遍历偏向对象的锁记录，栈中的锁记录和对象头的Mark Word要么重新偏向于其他线程，要么恢复到无锁或者标记对象不适合作为偏向锁，最后唤醒暂停的线程。

2，轻量级锁

    当有竞争且竞争不强烈时，JVM就会由偏向锁膨胀为轻量级锁，考虑到线程的阻塞和唤醒需要CPU从用户态转为核心态，而这种转换对CPU来说是一件负担很重的操作，因此没有获取到锁的线程不会进入阻塞状态，而是通过自旋的方式一直尝试获取锁，处于一种忙等状态，所以这种处理竞争的方式比较浪费CPU，但是响应速度很快。

3，重量级锁

    当竞争竞争激烈时，线程直接进入阻塞状态。不过在高版本的JVM中不会立刻进入阻塞状态而是会自旋一小会儿看是否能获取锁如果不能则进入阻塞状态。

三种锁优缺点对比：

锁 优点
 缺点 使用场景
偏向锁 加锁和解锁不需要额外的消耗，和执行非同步方法相比仅存在纳秒级别的差距 如果线程间存在锁竞争，会带类额外的锁撤销的消耗 适用于只有一个线程访问同步块的场景
轻量级锁 竞争的线程不会阻塞，提高了程序的响应速度 如果始终得不到锁竞争的线程，使用自旋会消耗CPU 追求响应时间，同步块执行速度非常快
重量级锁 线程竞争几乎不使用自旋，不会消耗CPU 阻塞线程，响应时间缓慢 追求吞吐量，同步块执行速度较长


                                                                                                                                                --参考《并发编程的艺术》