多线程之Synchronized笔记

Synchronized的实现原理

对于被Synchronized修饰的方法/代码块，会多出三个汇编指令：monitorEnter（代码执行前）、monitorExit（代码执行后）、monitorExit（抛出异常时）。
monitorEnter是获取锁，monitorExit释放锁。

为什么每一个对象都能成为锁，锁存在什么地方

Synchronized修饰方法，那么这个锁就是类层面的锁，锁的是当前类的class对象。对于Synchronized代码块，则Synchronized（obj）中的obj就是被锁的对象。每一个java对象在内存中存储的布局可以分为三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。而锁存在于对象头。 对象头(Object Header)包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据， 如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机（暂 不考虑开启压缩指针的场景）中分别为32个和64个Bits，官方称它为“Mark Word”。对象头的另外一部分是类型指针，即是对象指向它的类的元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

获取锁的流程

首先在markword中有个锁标志来表明当前是哪种类型的锁，而走不同的流程。
锁升级和锁膨胀的流程：偏向锁->轻量级锁+自旋锁->重量级锁
偏向锁：为了减少轻量级锁的性能消耗（轻量级锁每次申请、释放锁都至少需要一次CAS，但偏向锁只有初始化时需要一次CAS）：一定时间内只有一个线程执行同步代码，不存在竞争。在markword中记录了线程ID和epoch值。线程从无锁状态进入同步代码块时判断有没有记录线程ID，有记录则判断是不是当前线程ID，是就直接获得锁，无记录则进行CAS操作将当前线程ID存入markword中，操作失败则存在竞争升级为轻量级锁。重偏向（待补充）
轻量级锁：为了减少以下场景的性能消耗：线程无实际竞争或竞争的时间很短（时间内自旋可以获得锁）。包括系统调用引起的内核态与用户态切换、线程阻塞造成的线程切换等。将Mark Word中的部分字节CAS更新指向线程栈中的Lock Record，如果更新成功，则轻量级锁获取成功，记录锁状态为轻量级锁；否则，说明已经有线程获得了轻量级锁，此时CAS操作自旋一段时间，仍然失败则膨胀为重量级锁。
重量级锁：此时会初始化一个objectMonitor对象监视器，markword中的部分字节会指向这个monitor。monitor包含以下信息：markword，当前对象，当前线程，重入次数，cxq队列，entryList,waitSet等待队列。首先线程获取锁判断owner是否为空，为空则记录为当前线程，不为空判断是不是当前线程，是则重入次数加1。不是则将线程包装成ObjectWaiter对象放入cxq队列，并调用park挂起这个线程。锁释放会根据策略不同从cxq队列或entryList中取一个线程去唤醒去再次竞争锁

wait与notify

wait时线程会被挂起放入waitset队列并释放锁；
notify时从waitSet中取出第一个，根据Policy的不同，将这个线程放入_EntryList或者_cxq队列中的起始或末尾位置，然后根据QMode的不同，将ObjectWaiter从_cxq或者_EntryList中取出后唤醒再次去竞争锁。