Synchronized有什麼用
在多線程併發執行過程中，如果對某個公用變量的操作需要做到單線程，那麼就需要鎖來保證多線程環境下的某個操作是順序執行。
如何實現的
synchronized首先是一個悲觀鎖，支持的同步方法和同步語句都是使用monitor來實現的。Monitor可以理解爲一個同步工具或一種同步機制，通常被描述爲一個對象。每一個Java對象就有一把看不見的鎖，稱爲內部鎖或者Monitor鎖。Monitor是線程私有的數據結構，每一個線程都有一個可用monitor record列表，同時還有一個全局的可用列表。每一個被鎖住的對象都會和一個monitor關聯，java對象頭Mark Word中有指向Monitor對象（存儲的指針的指向），叫做 Lock word，Synchronized鎖便是通過這種方式獲取鎖的，也是爲什麼Java中任意對象可以作爲鎖的原因，同時notify/notifyAll/wait等方法會使用到Monitor鎖對象，所以必須在同步代碼塊中使用。
同時monitor中有一個Owner字段存放擁有該鎖的線程的唯一標識，表示該鎖被這個線程佔用。synchronized通過Monitor來實現線程同步，Monitor是依賴於底層的操作系統的Mutex Lock（互斥鎖，也叫重量級鎖）來實現的線程同步。
在執行流程角度來看，每個對象都與一個monitor相關聯，當一個線程執行到一個monitor監視下的代碼塊中的第一個指令時，該線程必須在引用的對象上獲得一個鎖，這個鎖是monitor實現的。在HotSpot虛擬機中，monitor是由ObjectMonitor實現，使用C++編寫實現，具體代碼在HotSpot虛擬機源碼ObjectMonitor.hpp文件中。
Synchronized鎖範圍
- 普通同步方法，鎖是當前實例對象
同步方法依靠的是方法修飾符上的ACC_SYNCHRONIZED標記符隱式實現
public synchronized void test(){
// TODO
}
public void test(){
synchronized (this) {
// TODO
}
}
- 靜態同步方法，鎖是當前類的class對象
public static synchronized void test(){
// TODO
}
public static void test(){
synchronized (TestSynchronized.class) {
// TODO
}
}
- 同步方法塊，鎖是括號裏面的對象
同步代碼塊是使用monitorenter和monitorexit指令顯式實現的
Synchronized：偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖
這三種鎖是指鎖的狀態，並且是針對Synchronized。在Java 5通過引入鎖升級的機制來實現高效Synchronized。這三種鎖的狀態是通過對象監視器在對象頭中的字段來表明的。
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1、偏向鎖
偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個線程所訪問，那麼該線程會自動獲取鎖。線程是不需要觸發同步的，減少加鎖／解鎖的一些CAS操作（比如等待隊列的一些CAS操作），降低獲取鎖的代價。偏向鎖只有遇到其他線程嘗試競爭偏向鎖時，持有偏向鎖的線程纔會釋放鎖，線程不會主動釋放偏向鎖。偏向鎖的撤銷，需要等待全局安全點（在這個時間點上沒有字節碼正在執行），它會首先暫停擁有偏向鎖的線程，判斷鎖對象是否處於被鎖定狀態。撤銷偏向鎖後恢復到無鎖（標誌位爲“01”）或輕量級鎖（標誌位爲“00”）的狀態。
通過-XX:-UseBiasedLocking取消偏向鎖，偏向鎖原本是一種鎖優化，讓同一個線程進來不需要同步操作，所以在鎖競爭少的情況下有優化作用，但多線程 競爭非常激烈的環境下，因爲大量的競爭會導致持有鎖的線程不停地切換，鎖也很難一直保持偏向模式，此時，使用偏向鎖不僅不能優化程序，反而有可能降低程序性能，所以通過此參數取消偏向鎖。偏向鎖通過對比Mark Word解決加鎖問題，避免執行CAS操作。 -
2、輕量級鎖：標誌位爲“00”
輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候，被另一個線程所訪問，偏向鎖就會升級爲輕量級鎖，其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，提高性能，自旋到一定程度，升級到重量級鎖。
爲什麼可以減少時間呢？阻塞或喚醒一個Java線程需要操作系統切換CPU狀態來完成，這種狀態轉換需要耗費處理器時間。在許多場景中，同步資源的鎖定時間很短，爲了這一小段時間去切換線程，線程掛起和恢復現場的花費可能會讓系統得不償失。如果物理機器有多個處理器，能夠讓兩個或以上的線程同時並行執行，我們就可以讓後面那個請求鎖的線程不放棄CPU的執行時間，看看持有鎖的線程是否很快就會釋放鎖。而爲了讓當前線程“稍等一下”，我們需讓當前線程進行自旋，如果在自旋完成後前面鎖定同步資源的線程已經釋放了鎖，那麼當前線程就可以不必阻塞而是直接獲取同步資源，從而避免切換線程的開銷。這就是自旋鎖。自旋超過了限定次數（默認是10次，可以使用-XX:PreBlockSpin來更改）沒有成功獲得鎖，就應當掛起線程。
缺點同樣也有：線程佔用資源較長，那麼自旋就會消耗cpu時間片，這段時間cpu啥都沒幹，就不停的被你佔用自旋。所以後面提出來自適應自旋鎖，實際效果中自旋鎖很少成功，少量是成功的，輕量級鎖是通過用CAS操作和自旋來解決加鎖問題，避免線程阻塞和喚醒而影響性能 -
3、重量級鎖：標誌位爲“10”
重量級鎖是指當鎖爲輕量級鎖的時候，另一個線程雖然是自旋，但自旋不會一直持續下去，當自旋一定次數的時候，還沒有獲取到鎖，就會進入阻塞，該鎖膨脹爲重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線程進入阻塞，性能降低。
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跟lock的區別
兩者區別：
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1.首先synchronized是java內置關鍵字，在jvm層面，Lock是個java類；
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2.synchronized無法判斷是否獲取鎖的狀態，Lock可以判斷是否獲取到鎖；
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3.synchronized會自動釋放鎖(a 線程執行完同步代碼會釋放鎖 ；b 線程執行過程中發生異常會釋放鎖)，Lock需在finally中手工釋放鎖（unlock()方法釋放鎖），否則容易造成線程死鎖；
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4.用synchronized關鍵字的兩個線程1和線程2，如果當前線程1獲得鎖，線程2線程等待。如果線程1阻塞，線程2則會一直等待下去，而Lock鎖就不一定會等待下去，如果嘗試獲取不到鎖，線程可以不用一直等待就結束了；
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5.synchronized的鎖可重入、不可中斷、非公平，而Lock鎖可重入、可判斷、可公平（兩者皆可）
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6.Lock鎖適合大量同步的代碼的同步問題，synchronized鎖適合代碼少量的同步問題。
參考博客
java對一個對象加鎖，鎖的是什麼東西？
美團Java瑣事
深入分析Synchronized原理(阿里面試題)
深入分析synchronized的實現原理