synchonized 解析

1. synchronized 的原理是什么

   • 通过 monitorentre 和 moniterexit 两个 cup 指令配合使用，执行 monitorentre 获得锁，执行 monitorexit 释放锁

2. synchronized 的几种状态

   • 无锁，object head 中标志: biased_lock: 0, lock: 00
   • 偏向锁,object head 中标志: biased_lock: 1, lock: 01
   • 轻量级锁,object head 中标志: biased_lock: 0, lock: 01
   • 重量级锁,object head 中标志: biased_lock: 0, lock: 10

3. 偏向锁解析

   1. 偏向锁出现的原因

      • 在大多数时候，锁都不存在多线程竞争，而且总是由同一个线程获得，为了减少不必要的轻量级锁出现，才引入了偏向锁

   2. 偏向锁的实现
      

      image.png

    * 线程尝试获取偏向锁，发现 mark word 为 101 表示，可以偏向，将自己的线程 id 100 用 CAS 设置到 mark word 
    * 线程 100 再次执行该方法，发现可以偏向 101 可以偏向，一看 mark word 中的 thread id 和自己相同，则进入该方法 

    * 线程 101 执行该方法，发现可以偏向 101 为可以偏向，CAS 将 thread id 指向自己，发现失败了，因为 thread id 已经指向 100 了，接下来回去执行撤销偏向锁的步骤
    * 在一个全局 safe pinter 的地方暂停持有该偏向锁的线程 100，检查线程 100 的状态，此时有两种情况
    * 1.  线程 100 已经终止状态，那么将 Mark Word 的线程 ID 置位空后，CAS 将线程 ID 偏向线程 B 然后就又回到上述又是偏向锁线程的运行状态了
      2. 线程 100 处于活跃状态，那么将偏向锁升级为轻量级锁，然后唤醒线程 100 继续执行操作，线程 101 自旋获取轻量级锁

4. 轻量级锁解析

   1. 轻量级锁出现的原因

      • 如果线程之间不存在竞争或者偶尔出现竞争关系，如果同步代码块执行的很快，轻量级锁还是也能有效率的

   2. 轻量级锁实现原理

      • CAS + 自旋等待

   3. 轻量级锁加锁实现步骤

      • 需要获取锁的线程在栈空间创建存储锁记录的空间
      • 将锁对象头的 mark word 复制到栈上的锁记录空间
      • 用 CAS 尝试修改对象头的 mark word ，指向栈上创建的存储锁记录的空间
      • 如果 CAS 修改成功，则表示线程获得锁
      • 如果 CAS 修改失败，则表示由竞争关系，尝试自旋等待获取锁
      • 如果自旋等待成功，则获取锁
      • 如果自旋等待失败，则将轻量级锁升级为重量级锁

   4. 轻量级锁解锁步骤

      • 使用 CAS 将栈空间的 mark word 替换对象头
      • 如果替换成功，表示没有竞争状态或者轻量级锁没有升级为重量级锁，成功解锁
      • 如果替换失败，表示存在竞争关系，轻量级锁已经被其他线程升级为重量级锁，
      • 释放锁，唤醒正在等待的线程

5. 如果一个对象拥有两个 synchronized 代码块 A，B, 当他拿到执行代码块 A 的锁是，如果想执行 B，可以直接执行，因为 synchronized 锁的是对象