Synchronized作用
官方解释为：同步方法支持一种简单的策略来防止线程干扰和内存一致性错误：如果一个对象对多个线程可见，则对该对象变量的所有读取或写入都是通过同步方法完成的。
一句话的事儿：能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行某段代码，以达到保证并发安全的效果。
Synchronized作用范围
- 作用于方法时，锁住的是当前对象实例（this）；
- 作用于静态方法时，锁住的是Class实例，又因为Class的相关数据存储在永久带PermGen(jdk1.8 则是 metaspace)，永久带是全局共享的，因此静态方法锁相当于类的一个全局锁，会锁所有调用该方法的线程；
- Synchronized作用于一个对象实例时，锁住的是所有以该对象为锁的代码块。它有多个队列，当多个线程一起访问某个对象监视器的时候，对象监视器会将这些线程存储在不同的容器中。
Synchronized核心组件
- Wait Set：哪些调用 wait 方法被阻塞的线程被放置在这里；
- Contention List：竞争队列，所有请求锁的线程首先被放在这个竞争队列中;
- Entry List：Contention List 中那些有资格成为候选资源的线程被移动到 Entry List 中;
- OnDeck：任意时刻，最多只有一个线程正在竞争锁资源，该线程被称为 OnDeck;
- Owner：当前已经获取到所资源的线程被称为 Owner；
- 非Owner：当前释放锁的线程。
Synchronized实现
Synchronized实现原理图
- JVM 每次从队列的尾部取出一个数据用于锁竞争候选者(OnDeck)，但是并发情况下，ContentionList 会被大量的并发线程进行 CAS 访问，为了降低对尾部元素的竞争，JVM 会将一部分线程移动到 EntryList 中作为候选竞争线程；
- Owner 线程会在 unlock 时，将 ContentionList 中的部分线程迁移到 EntryList 中，并指定EntryList 中的某个线程为 OnDeck 线程(一般是最先进去的那个线程)；
- Owner 线程并不直接把锁传递给 OnDeck 线程，而是把锁竞争的权利交给 OnDeck，OnDeck 需要重新竞争锁。这样虽然牺牲了一些公平性，但是能极大的提升系统的吞吐量，在JVM 中，也把这种选择行为称之为“竞争切换”；
- OnDeck 线程获取到锁资源后会变为 Owner 线程，而没有得到锁资源的仍然停留在 EntryList中。如果 Owner 线程被 wait 方法阻塞，则转移到 WaitSet 队列中，直到某个时刻通过 notify 或者 notifyAll 唤醒，会重新进去 EntryList 中；
- 处于 ContentionList、EntryList、WaitSet 中的线程都处于阻塞状态，该阻塞是由操作系统来完成的(Linux 内核下采用 pthread_mutex_lock 内核函数实现的)。
- Synchronized 是非公平锁。 Synchronized 在线程进入 ContentionList 时，等待的线程会先尝试自旋获取锁，如果获取不到就进入 ContentionList，这明显对于已经进入队列的线程是不公平的，还有一个不公平的事情就是自旋获取锁的线程还可能直接抢占 OnDeck 线程的锁资源；
- 每个对象都有个 monitor 对象，加锁就是在竞争 monitor 对象，代码块加锁是在前后分别加上 monitorenter 和 monitorexit 指令来实现的，方法加锁是通过一个标记位来判断的。
- Synchronized 是一个重量级操作，需要调用操作系统相关接口，性能是低效的，有可能给线程加锁消耗的时间比有用操作消耗的时间更多；
- Java1.6中对Synchronized 进行了很多的优化，有适应自旋、锁消除、锁粗化、轻量级锁及偏向锁等，效率有了本质上的提高。在之后推出的 Java1.7 与 1.8 + 中，均对该关键字的实现机理做了优化。引入了偏向锁和轻量级锁，都是在对象头中有标记位，不需要经过操作系统加锁；
- 锁可以从偏向锁升级到轻量级锁，再升级到重量级锁，这种升级过程叫做锁膨胀；
- JDK 1.6 中默认是开启偏向锁和轻量级锁，可以通过-XX:-UseBiasedLocking 来禁用偏向锁。
Synchronized的缺点
- 效率低：锁的释放情况少,试图获得锁时不能设定超时，不能中断一个正在试图获得所得线程；
- 不够灵活(读写锁更灵活)：加锁和释放的时机单一，每个锁仅有单一的条件(某个对象)，有可能是不够的；
- 无法知道是否成功获取到锁。
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