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synchronized —— JVM亲儿子的暗黑兵法
核心思想：“锁即对象，对象即锁！”
底层三板斧
- 对象头里的锁密码
每个Java对象头里藏了两个骚东西：
- Mark Word：32/64位的比特修罗场，存哈希码、GC年龄，锁状态标识
- Klass Pointer：指向类的元数据（相当于对象的户口本）
当锁启用时，Mark Word变身成锁状态记录仪：
| 锁状态 | 存储内容 |
|-------------|---------------------------------|
| 无锁 | 对象哈希码 + 分代年龄 |
| 偏向锁 | 偏向线程ID + Epoch + 分代年龄 |
| 轻量级锁 | 指向栈中锁记录的指针 |
| 重量级锁 | 指向互斥量（mutex）的指针 |
- Monitor 监视器の奥义
每个对象关联一个Monitor对象（C++实现），关键字段：
- _owner：当前持有锁的线程
- _EntryList：等锁的线程排队区
- _WaitSet：调了wait()的线程停尸房
- _recursions：重入次数计数器
当线程抢锁时：
- CAS操作试图把Mark Word改成自己的栈帧指针（轻量级锁）
- 失败就膨胀为重量级锁，向操作系统申请mutex（用户态切内核态，性能血崩！）
- 锁升级の死亡行军
synchronized的终极骚操作——锁膨胀策略：
无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁
- 偏向锁：第一个线程过来直接贴标签（Mark Word写线程ID），相当于在厕所门口挂“张老三专属”
- 轻量级锁：有竞争时升级，线程通过CAS自旋抢锁（在用户态疯狂空转，省去内核切换）
- 重量级锁：自旋超过阈值（默认10次）或竞争激烈，直接召唤操作系统级mutex（线程进内核态睡觉）
设计哲学：“能BB就别动手，能用户态解决绝不麻烦内核！”
ReentrantLock —— AQS黑社会の暴力美学
核心思想：“排队砍人，CAS冲锋！”
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）解剖室
AQS的核心是一个volatile int state + 一个CLH队列：
- state：表示锁被重入的次数（0表示没人持有）
- CLH队列：抢锁失败的线程排成双向链表（实际上是变种的CLH）
// AQS的核弹级数据结构
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer {volatile Node head; // 队头（注意是延迟初始化的）volatile Node tail; // 队尾volatile int state; // 锁状态// Node节点结构static final class Node {volatile Thread thread;volatile Node prev;volatile Node next;int waitStatus; // CANCELLED/SIGNAL等状态}
}
加锁の血腥流程（以非公平锁为例）
- tryLock()冲锋：
线程直接CAS抢state（不排队！），成功就设置自己为独占线程
final void lock() {if (compareAndSetState(0, 1)) // 直接插队！setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());elseacquire(1); // 进AQS排队系统
}
- acquire()的阴招三连：
public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) && // 再试一次能不能偷鸡acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) // 加入队列并阻塞selfInterrupt();
}
- tryAcquire()：子类实现的抢锁逻辑（ReentrantLock里会判断是否可重入）
- addWaiter()：用CAS把当前线程包装成Node扔到队列尾部
- acquireQueued()：在队列中不断尝试抢锁，失败就调用LockSupport.park()睡觉
- 解锁の连锁反应：
释放锁时唤醒队列中的下一个节点：
public final boolean release(int arg) {if (tryRelease(arg)) { // state减到0才算真释放Node h = head;if (h != null && h.waitStatus != 0)unparkSuccessor(h); // 唤醒下一个线程return true;}return false;
}
公平锁 vs 非公平锁の哲学战争
-
非公平锁（默认）：
新线程可以直接插队抢锁（不管队列里有没有人）final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {// 不管队列直接CAS抢！ }优点：吞吐量高（减少线程切换）
缺点：可能饿死老线程 -
公平锁：
必须老老实实排队（hasQueuedPredecessors()检查队列）protected final boolean tryAcquire(int acquires) {if (getState() == 0) {if (!hasQueuedPredecessors() && // 检查有没有前辈在等compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(currentThread());return true;}}// ...重入逻辑 }优点：文明礼貌
缺点：性能损失约10%-15%
灵魂暴击——设计思想の终极对决
| synchronized | ReentrantLock | |
|---|---|---|
| 锁本质 | JVM层实现的监视器锁（C++代码操控对象头） | JDK层基于AQS实现的显式锁（纯Java代码骚操作） |
| 锁管理 | 自动锁升级降级（偏向->轻量->重量） | 全靠代码手动控制（state+CLH队列硬刚） |
| 中断响应 | 不支持（等锁时无法中断） | 支持lockInterruptibly()（等锁可抛中断异常） |
| 条件队列 | 一个对象只有一个等待队列（wait/notify全体） | 可创建多个Condition实现精准唤醒（如生产者消费者） |
| 性能策略 | 乐观锁优先（CAS自旋），失败转悲观锁 | 直接硬核CAS+CLH队列，可控性更强 |
| 设计哲学 | “让程序员无脑用” —— JVM自动优化 | “把锁当乐高玩” —— 高度可定制化 |
源码级の高潮时刻
看synchronized的C++源码片段（hotspot源码）：
// 对象头操作
void ObjectSynchronizer::fast_enter(Handle obj, BasicLock* lock, TRAPS) {if (UseBiasedLocking) { // 偏向锁开关if (!SafepointSynchronize::is_at_safepoint()) {BiasedLocking::Condition cond = BiasedLocking::revoke_and_rebias(obj, false, THREAD);if (cond == BiasedLocking::BIAS_REVOKED_AND_REBIASED) return;}}slow_enter(obj, lock, THREAD); // 进慢路径（轻量级锁）
}
再看ReentrantLock的tryLock实现：
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {if (compareAndSetState(0, acquires)) { // CAS冲锋！setExclusiveOwnerThread(current);return true;}}else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { // 重入判断int nextc = c + acquires;if (nextc < 0) throw new Error("Maximum lock count exceeded");setState(nextc);return true;}return false;
}
（拍桌子）现在够不够底层？这他妈就是锁的黑暗森林法则——
synchronized玩的是空间换时间（锁升级），ReentrantLock玩的是精细控制（AQS队列）！下次面试被问锁机制，直接把这拍面试官脸上！（摔门而去声）