synchronized 的使用和特性

synchronized 锁对象

普通方法
synchronized 锁普通方法时，其锁的对象是调用该方法的实例

public synchronized void method() {  // 方法体  
}  

静态方法
静态方法的锁对象是所属的 class，全局只有一个。

public static synchronized void staticMethod() {  // 方法体  
}  

同步代码块
锁对象为括号内的指定对象。

synchronized(this) {  // 代码块  
}  

synchronized 特性

有序性
读读，读写，写读，写写互斥。

可见性
可见性是指多个线程访问一个资源时，该资源的状态，值等对于其他线程都是可见的。synchronized 和 volatile 都具有可见性，其中 synchronized 对一个类或对象加锁时，一个线程如果要访问该累或对象必须先获得它的锁。这个锁的状态对于其他任何线程都是可见的，并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到共享内存中，保证资源变量的可见性。

原子性
原子性指的是同一时间只有一个线程去执行代码，该操作是不能被其他线程打断的，那么就具备了原子性。

synchronized的原子性本质上是线程互斥保证的原子性。

可重入性
同一线程在持有锁的情况下，可多次获取同一锁而不会导致死锁或阻塞其他线程。这种机制通过维护锁的持有计数器实现，当线程首次获取锁时计数器设为1，每次重入增加计数，释放时减少计数，直到归零才释放锁。

synchronized 锁升级的对象头内容：

偏向锁的意义和使用前提

偏向锁就是在运行过程中，对象的锁偏向某个线程。即在开启偏向锁机制的情况下，某个线程获得锁，当该线程下次再想要获得锁时，不需要重新申请获得锁（即忽略synchronized关键词），直接就可以执行同步代码，比较适合竞争较少的情况。

JDK 1.8 下加锁会默认开启偏向锁。但是它在应用程序启动几秒后才会开启，是存在延迟启动的情况。因此可能在打印输出加锁时的信息会发现不符合偏向锁的锁标志。

当我们开启了偏向锁，并且没有延迟开启的时候，新创建的对象的 mark word 默认就是偏向锁状态的 markWord，只不过这个时候，因为没有线程争抢锁，除了我们的锁标志位和是否为偏向锁标志位，其他都是 0

延迟的关闭和偏向锁的关闭

延迟是可以关闭的。可以给 JVM 设置参数：-XX:BiasedLockingStartupDelay=0 来关闭延迟。
如果希望关闭偏向锁：-XX:-UseBiasedLocking=false

偏向锁细节

无锁状态下的 MarkWord 标志（看第一行的二进制数字）：
01 表示偏向锁，是由于开启偏向锁且没有延迟开启的情况下会显示的，但是此时并没有线程争夺锁。因此其他位置都是 0 ，仅仅是锁标志位和是否为偏向锁标志位有变化。

线程加上偏向锁后：
根据上图，偏向锁加上了后会有标识线程 ID，Epoch 等信息，因此不全是 0 。

如果我们在加锁前调用 hashcode 方法，会导致后续加锁后变为轻量级锁。

原理：

• 被加锁的对象，没有真正调用或者隐式的调用（比如使用 HashMap 放入当前对象，会调用 HashCode 方法）父类 Object 的 hashCode 方法，如果一旦调用了 hashCode 方法，对象头里需要有一个存储该 hashCode 值的位置。但是我们可以从上图中看到，偏向锁中并没有地方进行 MarkWord 的保存，只有轻量级锁才会有。

• 为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。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锁记录里存储锁偏向的线程ID（对象头：存储线程 ID，栈帧的锁记录中：线程有自己的栈帧，LOCK RECORD: 存储当前线程 ID），以后该线程在进入和退出同步块时不需要进行CAS操作来加锁和解锁，只需简单地测试一下对象头的Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。（是否是当前线程的偏向锁是通过ID来匹配的）

• 如果测试成功，表示线程已经获得了锁。

• 如果测试失败，则需要再测试一下Mark Word中偏向锁的标识是否设置成1（表示当前是偏向锁）：如果没有设置，则使用CAS竞争锁；如果设置了，则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程（CAS 竞争，替换线程 ID）