2. Synchorized的底层原理

1. 什么是Synchorized

• synchorized是由JDK的源码调用Linux的函数实现的一种锁；
• synchorized通过编译之后会变成 monitorenter 和 monitorexit 两个操作指令，不过在java编写层面上我们不需要了解他的具体实现，我们只需要根据名字知道他是利用Linux中的互斥量 monitor 来实现的即可。
• 不同的线程在Linux中实际表现为进程，他们在获取同一个monitor的过程是互斥的，也就是同一个时间里仅有一个进程能够获得该monitor，其他的进程将会进入一条队列里，等待该进程释放之后一起来抢夺该monitor对象。
• 事实上，monitor对象不仅有一条队列，他还有一条wait队列，当进程获取锁之后调用wait操作，便会将当前进程置入该队列中，等待notify方法将该进程从等待队列中拿出扔入前面那条线程里与其他线程竞争获取锁。

2. 锁的升级过程

• 上述的Synchorized的原理指的是旧的jdk版本（1.5?）的逻辑，实际上，现在的原理并不只这么简单，JDK的开发人员为了提高Sync的性能，并提高其与AQS锁的竞争里，实现了一套锁的升级机制；

2.1 为什么实现锁的升级过程

• 旧版本的加锁过程在新版本中依然存在，并作为最后一道实现并取名为重量级锁。
• 这是因为它的整体实现真的很重，调用了Linux内核上的方法，需要执行用户态到内核态之间的多次相互切换，每次切换都需要进行数据的保存和复制，增加了大量的性能消耗。
• 而在实际使用锁的过程中，很多时候其实并不一定发生锁竞争的情况。经常可能是某个线程持有锁执行完毕之后，另一个线程申请锁并持有锁继续执行。
• 上述的这种没有发生锁冲突的情况下，如果每次拿锁的时候都要执行一下用户态和内核态的切换，大量的性能将用在不必要的地方，严重影响代码执行效率。
• 所以提高锁的性能是JDK开发团队不得不面对的问题

2.2 具体实现

• sync将锁的整个生命周期分为3种，偏向锁、轻量级锁、重量级锁

2.2.1 偏向锁

• 偏向锁又叫偏心锁，该锁认为线程之间是不会发生锁竞争的，所以直接在第一个线程申请锁的时候就直接给他，然后直接在作为锁的对象的对象头上进行标记，并CAS当前线程的地址信息到锁上，表示该线程已经拥有了该锁，之后便可以执行线程的正常操作了
• 整个流程都是在用户态上完成的，不涉及到两个状态之间的切换，所以性能很高。
• 但是我们可以发现偏向锁也就是在锁对象的头部做了一个标记，这样的操作并不能够实现加锁的功能。
• 实际上偏向锁的设计本身就只是作为一种标记，它通过记录已经有线程正在执行或执行过了这一块代码。如果有其他的线程需要来执行这一段代码，将会触发其他机制来实现加锁的功能。

2.2.2 轻量级锁

• 轻量级锁是在两个线程执行同一段代码的时候触发偏向锁的升级过程；
• 在该过程中，偏向锁首先会降级为无锁，然后不同的线程会竞争在把锁对象的对象头保存到本地线程的一个栈上，然后将存储对象头的地址CAS到锁对象的对象头上，来表示该锁已经被该线程持有了。
• 持有轻量级锁的线程将会继续执行加锁部分的逻辑，而竞争不到锁的线程会采用自旋的方式，不断尝试去获得锁，这种方式也被称为自旋锁。
• 在自旋一定次数之后，该线程发现获取不到锁，它就会说我不去试了，你完成之后再通知我吧，然后将锁升级到重量级锁。
• 实际上，轻量级自旋的过程中会不断的消耗CPU资源，大量的自旋锁会占据大量的资源，如果放任它不断自旋，那么很容易触发CPU100%的现象

2.2.3 重量级锁

• 前面已经说了重量级锁的原理和升级到重量级锁的条件，接下来补充一点；
• 实际上轻量级锁的自旋速度是很快，一旦两个线程同时申请轻量级锁，那通常情况下都会升级成重量级锁。
• 那么轻量级锁的概念是什么呢，他是相对于偏向锁的，偏向锁代表的含义是这个锁至始至终都是一条线程的。轻量级锁代表这个锁已经被两条或以上的线程申请过了。重量级锁代表的含义是这个锁正在发生竞争中。

3. 批量重偏向和批量撤销

• 待续