目錄
synchronized
在《Thinking in Java》 中，是這麼說的:對於併發工作，你需要某種方式來防止兩個任務訪問相同的資源(其實就是共享資源競爭)。防止這種衝突的方法就是當資源被一個任務使用時，在其上加鎖。第一個訪問某項資源的任務必須鎖定這項資源，使其他任務在其被解鎖之前，就無法訪問它了，而在其被解鎖之時，另一個任務就可以鎖定並使用它了。
synchronized的基本使用
- 修飾方法
- 修飾代碼塊
Synchronized的作用主要有三個：（1）確保線程互斥的訪問同步代碼（2）保證共享變量的修改能夠及時可見（3）有效解決重排序問題。
請分析一下同步方法和同步代碼塊的區別是什麼？
- 語法不同
- 同步方法的鎖：類名.class(靜態方法)、this(非靜態方法)，而同步代碼塊的鎖可以指定
- 鎖的粒度不同，在考慮性能方面，最好使用同步塊來減少鎖定範圍提高併發效率。我們可以選擇只同步會發生同步問題的部分代碼而不是整個方法。
synchronized底層原理
java虛擬機中同步Synchronization基於進入和退出管理（Monitor,監視器鎖）對象實現的（首先要先執行monitorenter指令，退出的時候monitorexit指令）
通過分析之後可以看出，使用Synchronized進行同步，其關鍵就是必須要對對象的監視器monitor進行獲取，當線程獲取monitor後才能繼續往下執行，否則就只能等待。而這個獲取的過程是互斥的，即同一時刻只有一個線程能夠獲取到monitor。我們可以看到上述字節碼中包含一個monitorenter指令以及多個monitorexit指令。這是因爲Java虛擬機需要確保所獲得的鎖在正常執行路徑，以及異常執行路徑上都能夠被解鎖。
synchronized優化（jdk1.6）
在JDK1.5中，synchronized是性能低效的。因爲這是一個重量級操作，它對性能最大的影響是阻塞的是實現，掛起線程和恢復線程的操作都需要轉入內核態中完成，這些操作給系統的併發性帶來了很大的壓力。相比之下使用Java提供的Lock對象，性能更高一些。
到了JDK1.6，發生了變化，對synchronized加入了很多優化措施，有自適應自旋，鎖消除，鎖粗化，輕量級鎖，偏向鎖等等。導致在JDK1.6上synchronize的性能並不比Lock差。
對象頭
java的對象頭由以下三部分組成：
1、Mark Word
2、指向類的指針
3、數組長度（只有數組對象纔有）
在同步的時候是獲取對象的monitor,即獲取到對象的鎖。那麼對象的鎖怎麼理解？無非就是類似對對象的一個標誌，那麼這個標誌就是存放在Java對象的對象頭。Java對象頭裏的Mark Word裏默認的存放的對象的Hashcode,分代年齡和鎖標記位。32位JVM Mark Word默認存儲結構爲：
如圖在Mark Word會默認存放hasdcode，年齡值以及鎖標誌位等信息。 Java SE 1.6中，鎖一共有4種狀態，級別從低到高依次是：無鎖狀態、偏向鎖狀態、輕量級鎖狀態和重量級鎖狀態，這幾個狀態會隨着競爭情況逐漸升級。鎖可以升級但不能降級，意味着偏向鎖升級成輕量級鎖後不能降級成偏向鎖。這種鎖升級卻不能降級的策略，目的是爲了提高獲得鎖和釋放鎖的效率。對象的MarkWord變化爲下圖
無鎖、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖有什麼差別？升級過程如何？
- 無鎖：是指沒有對資源進行鎖定，所有的線程都能訪問並修改同一個資源，但同時只有一個線程能修改成功。
- 偏向鎖：偏向鎖是四種狀態中最樂觀的一種鎖:從始至終只有一個線程請求某一把鎖。（這就好比你在私家莊園裏裝了個紅綠燈，並且莊園裏只有你在開車。偏向鎖的做法便是在紅綠燈處識別來車的車牌號。如果匹配到你的車牌號，那麼直接亮綠燈。）
當有第二個線程進入同步代碼塊時，則升級爲輕量級鎖 - 輕量級鎖：多個線程在不同的時間段請求同一把鎖，也就是說沒有鎖競爭。針對這種情況，JVM採用了輕量級鎖，來避免線程的阻塞以及喚醒。（本來有一個線程，又來了一個線程自旋）
如果鎖競爭情況嚴重，某個達到最大自旋次數的線程，會將輕量級鎖升級爲重量級鎖（依然是CAS修改鎖標誌位，但不修改持有鎖的線程ID）。當後續線程嘗試獲取鎖時，發現被佔用的鎖是重量級鎖，則直接將自己掛起（而不是忙等），等待將來被喚醒。 - 重量級鎖是指當有一個線程獲取鎖之後，其餘所有等待獲取該鎖的線程都會處於阻塞狀態。
- 重量級鎖會阻塞、喚醒請求加鎖的線程。它針對的是多個線程同時競爭同一把鎖的情況。
JVM採用了自適應自旋，來避免線程在面對非常小的synchronized代碼塊時，仍會被阻塞、
喚醒的情況。 - 輕量級鎖採用CAS操作，將鎖對象的標記字段替換爲一個指針，指向當前線程棧上的一塊空
間，存儲着鎖對象原本的標記字段。它針對的是多個線程在不同時間段申請同一把鎖的情
況。 - 偏向鎖只會在第一次請求時採用CAS操作，在鎖對象的標記字段中記錄下當前線程的地址。
在之後的運行過程中，持有該偏向鎖的線程的加鎖操作將直接返回。它針對的是鎖僅會被同
一線程持有的情況。
鎖粗化
鎖粗化就是將多次連接在一起的加鎖、解鎖操作合併爲一次，將多個連續的鎖擴展成爲一個範圍更大的鎖。
public class Test{
private static StringBuffer sb = new StringBuffer();
public static void main(String[] args) {
sb.append("a");
sb.append("b");
sb.append("c");
}
}
這裏每次調用stringBuffer.append方法都需要加鎖和解鎖，如果虛擬機檢測到有一系列連串的對同一個對象加鎖和解鎖操作，就會將其合併成一次範圍更大的加鎖和解鎖操作，即在第一次append方法時進行加鎖，最後一次append方法結束後進行解鎖。
鎖消除
鎖消除即刪除不必要的加鎖操作。根據代碼逃逸技術，如果判斷到一段代碼中，堆上的數據不會逃逸出當前線程，那麼可以認爲這段代碼是線程安全的，不必要加鎖。看下面這段程序：
public class Test{
public static void main(String[] args) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("a").append("b").append("c");
}
}
雖然StringBuffer的append是一個同步方法，但是這段程序中的StringBuffer屬於一個局部變量，並且不會從該方法中逃逸出去，所以其實這過程是線程安全的，可以將鎖消除。