一.說一下synchronized關鍵字的底層原理
1.synchronized又叫同步鎖，采用互斥的方式使同一時刻只能有一個線程持有鎖。
2.jdk1.6及以前，synchronized底層是用monitor實現的。monitor是jvm級別的對象，由c++實現。每一個對象對應一個monitor，線程要獲取鎖需要通過一個對象去關聯其monitor，由這個對象來充當鎖介質，因此又叫對象鎖。
3.monitor由三部分組成
（1）owner：關聯當前持有鎖的線程。同一時刻只能有一個線程持有鎖。
（2）EntryList：關聯所有沒有競爭到鎖的線程。當一個線程釋放鎖，會喚醒EntryList中所有線程一起爭搶鎖，與阻塞的先后順序無關，因此是一種非公平鎖。
（3）WaitSet：關聯所有持有鎖后調用wait()進入等待狀態的線程，這些線程進入等待狀態后會釋放鎖，等待被喚醒。
二.線程獲取鎖是如何通過對象關聯monitor的？
1.在HotSpot虛擬機中，對象在內存的存儲可分為三部分：
（1）對象頭Header：Header又分為兩部分
? ? ? ? a.MarkWord：存儲對象自身運行時的數據，如HashCode、分代年齡、鎖標識等。
? ? ? ? b.KlassPoint：存儲指向對象數據類型的指針。
? ? ? ? c.如果對象是一個數組，則還會有第三部分存儲數組的長度。
（2）實例數據InstanceData：存儲對象數據，如成員變量等。
（3）填充數據PaddingData：如果對象頭加實例數據的長度不是8的整數倍，則會用填充數據填到8的整數倍，為無意義數據。
2.Java中每個對象會關聯一個Monitor對象，如果當前線程使用synchronized給對象上鎖，且是重量級鎖，則該對象的MarkWord會存儲指向其Monitor對象的指針，線程通過該指針關聯到其Monitor。
三.Monitor實現的鎖是重量級鎖，說一下鎖升級機制
1.synchronized實現的鎖都是可重入的，鎖的狀態可分為四種：
（1）無鎖
? ? ? ? a.對象未被synchronized上鎖，則是無鎖狀態。
? ? ? ? b.MarkWord存對象的HashCode、分代年齡、偏向鎖標識、鎖狀態。
（2）偏向鎖
? ? ? ? a.很長一段時間內，該鎖只會被一個線程使用，則使用偏向鎖。
? ? ? ? b.對于偏向鎖，線程第一次上鎖會通過CAS操作使對象的MarkWord關聯線程id，后續線程對該鎖的每次重入都只要比較線程id即可，無需再進行CAS操作。即多次重入僅進行一次CAS操作。
? ? ? ? c.MarkWord存鎖關聯的線程id、時間戳epoch、分代年齡、偏向鎖標識、鎖類型標識。
（3）輕量級鎖
? ? ? ? a.如果該鎖被多線程使用，但不同線程的加鎖時間基本是錯開的，即多線程對于鎖的競爭不激烈，則使用輕量級鎖。
? ? ? ? b.對于輕量級鎖，線程第一次上鎖會通過CAS操作使對象的MarkWord關聯線程的鎖記錄路，后續的每次重入也要進行CAS操作，即每次重入都要進行一次CAS操作。
? ? ? ??c.MarkWord存 指向線程棧中鎖記錄的指針、鎖類型標識。
（4）重量級鎖
? ? ? ? a.如果該鎖被多線程競爭使用，則使用重量級鎖。
? ? ? ? b.重量級鎖是通過Monitor實現的，而Monitor是jvm層面的對象，而jvm又是系統級別的，屬于內核態。因此每次操作鎖都要涉及到用戶態和內核態的切換、進程上下文的切換，成本高性能低。
? ? ? ? c.MarkWord關聯 指向Monitor對象的指針、鎖類型標識。
2.鎖升級機制
（1）對象被創建出來，未被synchronized加鎖，此時屬于無鎖狀態。
（2）當線程第一次執行到synchronized代碼塊，給對象加鎖，此時無鎖升級為偏向鎖，意為偏向于第一個加鎖的線程的鎖。若一直只有該線程使用該鎖，則該鎖一直是偏向鎖。
（3）當鎖是偏向鎖時，如果被其他線程訪問，則偏向鎖升級為輕量級鎖。輕量級鎖情況下，未競爭到鎖的線程不會進入阻塞，而是會進入自旋。
自旋：線程不斷重復未成功的操作，直至成功。若一直未成功，則一直重復失敗操作，直至成功為止，因此又稱為自旋鎖。
（4）當輕量級鎖中的某個線程自旋次數達到設置的最大自旋次數時，表明鎖競爭激烈，此時輕量級鎖升級為重量級鎖。
輕量級鎖情況下：若線程未競爭到鎖，不會釋放cpu，而是會自旋，空耗cpu時間片，直到成功競爭到鎖。
重量級鎖情況下：若線程未競爭到鎖，則進入阻塞，釋放cpu。；當鎖被釋放時，由操作系統喚醒該線程。
上述四種狀態隨著鎖競爭的激烈程度不斷升級，構成鎖的升級。鎖的升級是不可逆的，只能升級不能降級。
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