synchronized锁详解

本文主要是对synchronized使用各个情况，加解锁底层原理的讲解

一，重量级锁

对象头

讲重量级锁之前，先了解一下一个对象的构成，一个对象是由对象头和对象体组成的，本文主要讲对象头，对象体其实就是对象的成员变量，对象头由mark word 和klass word组成，klass word就是指当前对象的类型，而mark word在正常状态下就是指对象的hashcode，所处的年代，是否是偏向锁，加锁的状态，见下图

monitor（锁）--操作系统底层实现，不由我们直接控制

接下来正式进入重量级锁的讲解，首先每一个java对象都可以关联一个monitor对象，只要我们使用synchronized，就会将该对象的markwork设置为改monitor的指针地址，并设置状态为10，见上图的第四行

 整个步骤为：

1. 首先一开始monitor对象没有和任何对象做绑定，当第一次执行synchronized代码块时，就会将其对象与底层的monitor对象做绑定，将monitor对象的指针地址替换掉对象本身的markword
2. 设置monitor对象的owner为当前线程的栈帧
3. 当有第二个线程进入synchronized代码块时，首先判断当前对象的markword有没有指向monitor，没有的话，则执行前两步骤，否则去判断owner是否指向某个线程，是的话，则进入monitor的entrylist进入阻塞，等待owner执行完毕，不是的话，则执行1，2步骤
4. 释放锁时，首先找到当前对象的引用地址，然后获取markword中的monitor对象地址，然后从monitor中清除掉owner指向的当前线程，然后从monitor中拿到对象正常状态下的markword进行重置，还原正常状态，然后唤醒entrylist中的所有线程，抢占时间按片重复上述步骤即可
5. 当synchronized代码块出现异常也不用担心，同样会帮我们重置当前对象的状态，并唤醒entrylist中的线程，然后会抛出异常，避免死锁

二，轻量级锁

轻量级锁并不是用来替换重量级锁的，我们知道，monitor是操作系统提供给我们的对象，频繁的操作它加解锁实际上是一个很消耗性能的操作，当我们线程竞争没那么频繁的时候，比如我前一个线程执行完代码块，后一个线程才进入，那么我就没必要加锁，当竞争频繁的时候我们再升级为重量级锁

具体步骤如下：

1. 首先当执行到 synchronized代码块时，会在当前线程栈中写入一个锁记录lock record，然后将当前对象的引用地址写入锁记录的object reference中
2. 将当前对象的markword和锁记录的地址通过cas进行交换，状态切换为00就是轻量级锁，见图一的第三行，如果当前对象的状态为01则可以交换成功，表示当前对象由当前线程持有，如果为00则会交换失败，说明但前锁已经被别人持有了，这个时候又会分为两种情 况：

• 第一线程重入，就是说持有锁的是当前线程，那么因为又执行了synchronized代码块，左边的栈中又写入一条栈帧锁记录   ，但是因为替换失败所以锁记录的地址为null，当前线程锁次数加一，因为本身是当前线程获取到了锁，所以仍然可以进入代码块执行，当执行完里层的synchronized代码块，就会将当前线程锁的次数减一，当执行到最外层的代码块时判断如果锁记录有值说明是最后一层，并判断当前线程锁的次数，如果为0则释放锁；
•   第二种就是，之气获取到锁的不是当前线程，那么锁就会升级为重量锁(或者专业点说叫锁膨胀)，并把对象的markword由锁记录地址替换为monitor对象的地址，并将monitor的owner指向之前线程的栈地址，将当前线程放入entrylist阻塞等待