synchronized锁升级分析

1、Mutex介绍

Mutex中文名称是互斥锁，跟着中文名称很好理解了，就是为了互斥; 在并发的情况下，对于一个对象的操作，可能会导致数据不一致性问题，为了保证共享数据操作的完整性。每个对象都对应于一个可称为" 互斥锁" 的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象；

2、经典问题引入

前言：synchronized是获取锁对象！！！是一个操作，将锁对象加到代码上面;（这句话多记几遍，不然下面会踩坑） 下面这段代码，创建了1000条线程去执行一个static的变量，每一条线程使的count加一，为了使问题更加明显，这里让线程在count++之前，睡眠了一毫秒。在打印输出结果之前，再让主线程睡眠三秒，保证所有线程都执行完再打印数据;原本预期结果是1000，按照正常逻辑也应该是1000.其实不然，每个电脑的结果不同，你自己试着跑一遍吧。

打印出来肯定不是1000，根据JMM的模型，可以推断是工作内存的变量没有同步到主内存当中。

采用synchronized给当前对象加锁，打印结果是1000

通过字节码分析，可以看到同步的部分是使用monitorenter和monitorexit指令。这两个指令隐式地执行了mutex的lock和unlock操作，用于提供原子性的操作;

这两个指令的命名也有有原因的，原则上他们是获取了这个对象的监视器（monitor）,这个过程是排他的，也就是说同一时刻只有一个对象能获取到由synthronized保护的对象;

好了，我们加上synchronized修饰，运行结果是1000毫无疑问的

3、深入了解synchronized

首先明确一下我们只需要关注对象头的此处位置三个数字，这个地方是对象的锁状态（下面这张图只是举例说明看哪）；

然后我们只需关于这些状态

Java SE1.6的时候对于synchronized进行了优化，也就是synchronized在加锁的时候，里面关于锁的机制进行升级，升级的过程如下流程图：

（以下都是加了synchronized的时候进行分析的结果）

当线程第一次访问这个对象时：

解释：线程一访问到synchronized代码块的时候，先检查对象的标记位，第一次进来的线程肯定不会读到标记检查，就将对象占有，进行标记，然后执行代码块，执行完成之后不会清除对象的标记。（这个过程是偏向锁的过程）

当有第二个线程接着访问此对象的时候：

解释：当第二个线程访问到synchronized代码块的时候，检查到有标记（因为上一个对象不会清除），判断上一个对象是否存活，如果不存活了，则跟第一个线程进来一样的步骤，如果存活，则进入到轻量级锁，也就是锁自旋；如果自旋太久了了，也就是大于十次了，就转移到重量级锁，将线程挂起；

4、synchronized锁验证

无锁状态：

偏向锁

解释：因为JVM底层进行加载的时候，会将延时加载的对象加上偏向锁; 注意：此时的偏向锁是一种特殊的偏向锁，具体往下看

在对象头的位置上，我们可以看到线程ID此时其实是全为零的，再结合偏向锁的概念，偏向锁，偏向、偏向…其实就是偏向了某个线程，此时不偏向其他线程，也可以理解这个就是一个特殊的“无锁”；

那么怎么让他偏向呢？

上图的代码可以让这把锁进行偏向

可以看到依然是偏向锁的情况下，有了偏向的线程ID了 注意：你要讲访问的对象加synchronized修饰才有这种效果

自旋锁(轻量级锁)：

自旋锁是自我上锁了，这个自我上锁的条件，是上一个线程还存活，那么就想办法让线程存活的情况下，再执行一条线程；

在主线程不在睡眠直接加载类的情况下，JVM不底层没有触碰到stu的synchronized代码片段，但是在创建第二个线程创建的时候，JVM底层触碰到了stu的synchronized代码片段，导致了中间会变化了偏向锁，然后根据流程图，第二个线程访问这个具有偏向锁，且第一个线程为消亡的情况下（在main线程当中创建了另外一个线程，main线程肯定还不会消亡），会将偏向锁改为轻量级锁（自旋锁）。

ps:JVM中间转换过程目前能力原因找不到方法去证明，这是一个推断的想法。如果你有方法证明，可以联系一下我吗？

重量级锁：

自旋状态还没结束，就会导致不断去自旋，自旋次数超过十了，就会将锁机制转换到重量级锁，这个过程可能比较麻烦去验证，这里主要是证明锁的存在，以及验证什么情况会产生不同的锁。

【小结】

synchronized在这此笔记当中只是简单了验证了锁升级，以及synthronized的简单了解。关于synthronized还有很多很多需要学习的，锁的加锁过程怎么去debug，发现升级过程这些的，还需要好好加强

【题外话】

因为有点好奇延迟加载究竟延迟加载多久才加锁，在我自己电脑进行了测试，在写文章的时候是睡眠了这个值，也就是在我自己电脑上，睡眠了这么长的时间情况下，多运行几次会产生在无锁与偏向锁的切换，有兴趣的小伙伴可以自行尝试，然后在下方留言（这个对我有帮助哦，谢谢你啦）