synchronized的加锁过程是怎么样的？

### synchronized的加锁过程 在Hotspot JVM中，每个Class都有一个对象，每个对象由以下三部分组成： 1. 对象头 2. 实例数据 3. 对齐填充（确保Java对象大小是8字节的倍数） 每个对象的对象头包含了锁信息，synchronized的锁存储在对象头中。 #### 对象头 对象头有两种类型： - 数组类型：对象头占用3字节 - 非数组类型：对象头占用2字节 对象头通常由两部分组成： 1. **Mark Word**：存储对象的运行时数据，如HashCode、分代年龄和锁标志位信息。Mark Word是一个非固定的数据结构，随着锁标志位的变化而变化。 2. **Klass Pointer**：指向类元数据的指针。 #### Monitor Monitor是实现synchronized的关键机制，每个Java对象都有一个关联的Monitor。Monitor是一种同步工具或机制，通过Monitor实现方法和代码块的同步。 在synchronized修饰的方法和代码块中，加锁过程有一些区别： 1. **synchronized代码块**：使用`monitorenter`和`monitorexit`指令实现同步。当线程执行到`monitorenter`时，需要先获取Monitor锁，才能继续执行；当执行到`monitorexit`时，释放锁。 2. **synchronized方法**：通过在方法访问标识符(flags)中加入`ACCSYNCHRONIZED`标志来实现同步功能。当线程执行带有`ACCSYNCHRONIZED`标志的方法时，需要获取Monitor锁。 #### Monitor锁 Monitor锁与对象关联，当Monitor被持有后，处于锁定状态。synchronized在JVM中通过进入和退出Monitor对象，通过成对的`MonitorEnter`和`MonitorExit`指令实现同步。 Monitor锁的工作原理包括以下几个步骤： 1. **线程竞争锁**：所有新的线程进入EntryList中竞争锁。 2. **锁的获取**：线程通过CAS把monitor的owner字段设置为自己，获取到锁，其他线程进入阻塞状态。如果线程是第一次进入该monitor，将recursions设置为1；如果是重入锁，recursions递增。 3. **锁的释放和等待**：获取锁的线程执行`wait`方法时，释放锁，进入waitset中，通知waitset中其他线程重新竞争锁。 4. **重新竞争锁**：锁被释放后，waitset和EntryList中的其他线程重新竞争锁。 5. **锁的释放**：线程执行完同步代码，释放锁，通知其他线程竞争锁。执行monitorexit时，monitor的进入数减少1，最终释放锁。 通过上述步骤，实现了synchronized的加锁和释放过程，确保了线程安全。

### synchronized的加锁过程 在Java中，`synchronized`关键字用来实现同步机制，确保在多线程环境下对共享资源的安全访问。它涉及几种锁的实现，包括无锁、偏向锁、轻量级锁和重量级锁，锁的升级过程如下： 1. 无锁状态 2. 偏向锁 3. 轻量级锁 4. 重量级锁 锁的升级过程是不可逆的，即锁只能从低级别升级到高级别，而不能降级。偏向锁可以被重置为无锁状态。 #### 锁的标志位信息 在对象头的 Mark Word 中存储着锁的标志位信息，不同锁状态对应的标志位如下图所示：  #### 锁升级过程 1. **无锁状态**：在无锁状态下，对象头中锁标志位为01，是否为偏向锁标志位为0。 2. **无锁升级为偏向锁**： - 检查对象头的 Mark Word 中的线程ID与当前线程ID是否一致。 - 一致则直接执行同步代码或方法。 - 不一致则通过CAS设置当前线程ID到 Mark Word 中，并将偏向锁标志位设为1。 - 在 Mark Word 和栈帧中记录偏向锁的线程ID。 - 执行同步代码或方法。  3. **偏向锁升级为轻量级锁**： - 如果偏向锁持有的线程ID与当前线程ID不一致，则尝试通过CAS设置当前线程ID。 - CAS设置失败，证明存在多线程竞争情况，触发撤销偏向锁。 - 到达全局安全点，偏向锁的线程被挂起，偏向锁升级为轻量级锁。  4. **轻量级锁状态**： - 无锁状态下，关闭偏向锁功能，直接升级为轻量级锁。 - 锁标志位设置为00，执行同步代码或方法。 - 在多线程竞争情况下，自旋尝试获取锁，直到自旋次数达到阈值。 - 自旋失败，则轻量级锁升级为重量级锁。 5. **轻量级锁升级为重量级锁**： - 自旋一定次数后仍未获取到锁，轻量级锁升级为重量级锁。 - 重量级锁依赖操作系统的互斥锁（Mutex Lock）来实现。 - 锁标志位设置为10，等待锁的线程进入阻塞状态，防止CPU空转。  #### 注意事项 - **锁可以升级但不能降级**：一旦锁升级到更高级别，就不能回退到低级别，但偏向锁状态可以被重置为无锁状态。 - **自旋锁的次数**：轻量级锁在自旋一定次数后未获取到锁，会升级为重量级锁。自旋次数的默认值为10次，可以通过虚拟机参数调整。 通过上述过程，可以了解 `synchronized` 关键字在Java中加锁的具体机制及其不同状态下的工作原理。