前言：
synchronized的简介
Synchronized的用法就是为了避免因资源抢占导致的数据错乱，从而让线程进行同步，保证同步内的对象只有一个线程来执行值更改使用操作，是并发控制中必不可少的部分，懂的都懂，今天来深扒一下它
synchronized的特性
原子性、指一个操作或多个操作，要么全部执行并且执行的过程并不会被任何因素打断，要么就都不执行，比如
int i=1；这个操作就是原子性要么执行要么不执行，而i++就不是原子性的，因为包含了读取、计算、赋值几步，原值可能还没完成时就已经被赋值了，而原子性保证了执行过程不会被中断
synchronized与volatile的最大区别就是原子性，volatile不具备原子性
可见性、指多个线程访问一个资源时，该资源的状态、值信息等对于其他线程都是可见的，比如
int i =1；这个值如果是全局变量，在synchronized内执行变化它时，其他线程也可以读取到当前i的值
有序性、程序执行的顺序都是按照代码先后顺序执行，由于Java允许编译器和处理器对指令进行重排，但他并不影响单线程的顺序，而是影响了多线程的并发执行顺序性，synchronized则保证了同步代码块内是有顺序的
可重入性、就是拥有了这个锁还能重复申请
一、synchronized的使用
1.修饰实例方法
锁的是当前实例对象，进入同步代码获得当前实例
public synchronized void add(){...};
反编译时，add方法的flags多了一个ACC_SYNCHRONIZED标志，这标志用来告诉JVM这是一个同步方法，在进入该方法之前先获取相应的锁，锁的计数器加1，方法结束后计数器-1，如果获取失败就阻塞住，直到该锁被释放。
2.修饰静态方法
锁的是当前类，进入同步代码前获取当前类对象
public static synchronized void add(){...};
3.同步代码块
锁括号内的对象或当前类
public class Test{
private Test instance = new Test();
synchronized(instance); //锁对象
synchronized（Test.class）{...} //锁类
}
反编译时，同步代码块是由monitorenter指令进入，然后monitorexit释放锁
二、为什么任何对象都可以作为锁
在JVM 中每个对象分为三部分存在：对象头、示例数据、对齐填充
对象头中又有MarkWorld（运行时元数据）
锁状态标志中便记录了加锁的信息
Mark Word在不同的锁状态下存储的内容不同，在32位JVM中是这么存的：
偏向锁、轻量级锁、重量级锁的具体使用会在下面具体介绍区别和联系
而查看对象头信息
总结
由于每个对象的Mark Word中都有储存锁的信息，可以说 锁是对象，任何对象都可以作为锁
偏向锁、轻量级锁、重量级锁
偏向锁
只有第一个申请锁的线程会使用锁，有其他线程竞争就膨胀为轻量级锁
当一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈帧中的所记录里存储锁偏向的线程ID，以后该线程进入和退出同步块不需要CAS（Compare and Swap，比较并替换）操作来争夺锁资源。对一个线程的偏向，如果有其他线程竞争才去释放（再替换线程ID即可），当新线程发起替换对象头中的线程ID为自身的CAS请求时，回去判断拥有此偏向锁的线程是否还活着，如果不活着，则置位无锁状态，如果或者则挂起线程，并将只想当前线程的锁记录地址放入头对象，膨胀成轻量级锁，然后恢复持有锁的线程
ps：当前线程挂起再恢复的过程中并没有发声锁的转移，只是“将头对象中的线程ID变更为只想锁记录地址的指针”，偏向锁是在单线程执行代码块时使用的机制，如果多线程并发时（线程A并未执行完同步代码块，B线程发起了锁的申请），则一定会转化为轻量级锁或重量级锁。
轻量级锁
一个线程自旋等待持有锁线程释放锁，若自旋后还没获得膨胀为重量级锁
每次线程想进入同步代码块的时候，都得通过CAS尝试将对象头中的所指针替换为自身栈中的记录，如果没有成功，则进入而自适应的自旋（动态改变自旋等待次数，有另外一个线程来竞争锁时，线程在原地循环等待而不是阻塞，获得锁的线程释放后就立马获得锁），如果自适应自旋转时还没有获得锁，则膨胀为重量锁
重量级锁
实际的多线程阻塞等待，切换锁的过程
通过对象内部的监视器（monitor）实现，其中monitor的本质是依赖于底层操作系统的Mutex Lock实现，操作系统实现线程之间的切换需要从用户态到内核态的切换，切换成本非常高。
应用场景
偏向锁：无实际竞争，且将来只有第一个申请锁的线程会使用锁
轻量级锁：无实际竞争，多个线程交替使用锁；允许短时间的所竞争
重量级锁：有实际竞争，且所竞争时间长
三、synchronized的底层实现
每个对象都有一个监视器锁monitor 当monitor被占用时就会处于锁定状态，执行monitorenter指令时，尝试获取monitor的所有权，过程如下：
前提：
ObjectMonitor中有两个队列，_WaitSet 和 _EntryList，用来保存ObjectWaiter对象列表( 每个等待锁的线程都会被封装成ObjectWaiter对象)，_owner指向持有ObjectMonitor对象的线程
ObjectMonitor成员变量
// initialize the monitor, exception the semaphore, all other fields
// are simple integers or pointers
ObjectMonitor() {
_header = NULL;
_count = 0;=============》计数器
_waiters = 0,
_recursions = 0;
_object = NULL;
_owner = NULL;===========》所持有该对象的线程
_WaitSet = NULL;==============》等待线程集合
_WaitSetLock = 0 ;========》保护等待队列简单的自旋锁
_Responsible = NULL ;
_succ = NULL ;
_cxq = NULL ;====》阻塞上entry上最近科大的县城列表，该列表是由waitNode构成，扮演者线程代理
FreeNext = NULL ;
_EntryList = NULL ;============》入口线程集合
_SpinFreq = 0 ;
_SpinClock = 0 ;
OwnerIsThread = 0 ;
_previous_owner_tid = 0;
}
ObjectMonitor工作过程
1. 当多一个线程访问同一段同步代码块时，进入_EntryList集合
2.当线程获取到对象的monitor后进入_Owner区域，并把monitor中的owner变量设为当前线程，monitor是依赖于底层操作系统的mutex lock来实现互斥的，线程获取mutex成功，则会持有该mutex这时候其他线程无法获取该metux、并将monitor的count+1（此时表示当前线程持有当前对象并加锁）
3.当线程调用wait()方法后，释放当前持有的monitor既释放所持有的mutex，owner变量恢复为null，count-1，同时进入_WaitSet集合等待调用notify/notifyAll被唤醒
4.若当前线程执行完毕，释放当前持有的monitor，owner变量恢复为null
总结：同步锁在这种实现方式中，因为Monitor是依赖于底层的操作系统实现，这样就存在用户态和内核态之间的切换，所以会增加性能的开销
详细流程图
详细代码
头文件：
http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/hotspot/file/69087d08d473/src/share/vm/runtime/objectMonitor.hpp
实现：
http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/hotspot/file/69087d08d473/src/share/vm/runtime/objectMonitor.cpp
代码太长 详细解析可看具体代码解析
四、其他相关线程同步相关
Volatile实现原理
Volatile只能修饰变量，不能修饰方法或代码块
Volatile变量的可见性
Java虚拟机中定义了一种Java内存模型（Java Memory Model，即JMM）来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的并发效果，Java的内存模型目标：定义程序中各个变量的访问规则，既在虚拟机中将变量村存储到内存和从内从中去出变量这样的细节
而对于普通变量，线程A修改值后此时该值在此线程的工作内存，尚未同步到主内存时，若常出现B线程使用此变量，此时拿到的是主内存修改前的值，便发生了可见性不一致的问题
volatile可见性的实现就是借助了CPU的lock指令，通过在写volatile的机器指令前加上lock前缀，使写volatile具有以下两个原则：
当Volatile变量执行写操作后，JMM会把工作内存中的最新变量值强制刷新到主内存中
写操作会导致其他线程中的缓存无效
这样，其他线程使用缓存时，发现本地工作内存此变量无效，就会从主内存获取，这样获取到的就是最新的值，实现了线程的可见性
Volatile变量的有序性
volatile是通过编译器在生成字节码时，在指令序列中添加“内存屏障”来禁止指令重排序等
JVM的实现会在volatile读写前后均加上内存屏障，在一定程度上保证有序性。如下所示：
LoadLoadBarrier
volatile 读操作
LoadStoreBarrier
StoreStoreBarrier
volatile 写操作
StoreLoadBarrier
Volatile的使用
public class TestVolatile {
public static volatile int counter = 1;
public static void main(String[] args){
counter = 2;
System.out.println(counter);
}
}
字节码层面
volatile在字节码层面，就是使用访问标志：ACC_VOLATILE来表示
Volatile与synchronized区别
1.volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取；synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住；
2.volatile仅能使用在变量级别；synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的；
3.volatile仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性；
4.volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞；
Lock原理
Lock的使用
由于Lock是一个Java接口，所以需要new它的实现类常用的ReentrantLock
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
private Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();//获取锁
//do something
lock.unlock()//释放锁
lock.trylock()//获取锁 如果锁被占有就放开
而lock的核心类是（AQS）AbstractQueuedSynchronizer 自旋锁
synchronized与Lock的区别
五、各种名称锁总结
详细介绍：https://tech.meituan.com/2018/11/15/java-lock.html
互斥锁/读写锁
互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock。
读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock。
