synchronized底層原理與Monitor密切相關

1.Java物件頭

以 32 位虛擬機為例
普通物件

物件的型別，如Student型別，Teacher型別等是由KlassWord來表示的，它是一個指標，指向了物件所從屬的Class，即找到類，
其中 Mark Word 結構為

其中，age表示垃圾回收時的分代年齡，具體可見分代收集演算法，年齡超過一定歲數就從幸存區調入到老年代，最后兩位，biased_lock和01表示偏向鎖和加鎖狀態，其它表示在不同狀態下每一位所代表的含義，Normal狀態表示物件的正常狀態，對它加各種所的時候，其值通常會改變，

陣列物件

注意：所以，這里我們也可以想到，在一個Integer物件里，要保存8個位元組的物件頭，還有4個位元組的int型別的資料，總共12位元組，而基本資料型別int則只需4個位元組，在記憶體敏感的情況下，建議用基本型別，

2.Monitor（鎖）作業原理

synchronized底層原理可以用Monitor作業原理來解釋
Monitor被翻譯為監視器或者管程

每個 Java 物件都可以關聯一個 Monitor 物件，如果使用 synchronized 給物件上鎖（重量級）之后，該物件頭的
Mark Word 中就被設定指向 Monitor 物件的指標

當我們執行緒2執行如下代碼時：

synchronized(this){
//處理相關業務
}

1.Thread2執行緒執行上述代碼時，當前物件this會被上一把鎖，這是一把重量級鎖，this物件頭的Mark Word欄位指向了作業系統創建的Monitor物件參考地址
MarkWord在沒有加任何鎖的時候，即Normal狀態，標記位為01，一旦獲取了鎖，就會嘗試找一個monitor與之關聯，然后把最后兩位也即標記位從01改為10，并且把前面的所有位改成指向monitor物件的指標，占用30位，此時由于只有Thread2執行緒，所以成功獲取了鎖，理所應當的成為了monitor物件的owner，
owner表示Monitor鎖的持有者，而且同一個時刻只能有一個owner

2.Monitor物件只能有一個owner，此時如果有其它執行緒如Thread-3或Thread-4等執行緒要獲取這把鎖就要進入Monitor物件的堵塞佇列EntryList中等待Thread2釋放鎖，
EntryList可以理解位阻塞佇列或等待佇列，一直等待到其它執行緒釋放了owner的所有權

3.等待鎖資源被釋放后，Thread-3或Thread-4會互相競爭鎖資源，并不能保證誰獲取到鎖，最侄訓是有CPU來決定，

4.Monitor物件的WaitSet存放的是，獲取到鎖的執行緒，但是由于其它一些原因導致執行緒進入Waiting狀態，又釋放了鎖資源，待介紹

同樣地，對于下圖

1.剛開始 Monitor 中 Owner 為 null
2.當 Thread-2 執行 synchronized(obj) 就會將 Monitor 的所有者 Owner 置為 Thread-2，Monitor中只能有一個 Owner
3.在 Thread-2 上鎖的程序中，如果 Thread-3，Thread-4，Thread-5 也來執行 synchronized(obj)，就會進入EntryList BLOCKED
4.Thread-2 執行完同步代碼塊的內容，然后喚醒 EntryList 中等待的執行緒來競爭鎖，競爭的時是非公平的
5.圖中 WaitSet 中的 Thread-0，Thread-1 是之前獲得過鎖，但條件不滿足進入 WAITING 狀態的執行緒，后面講wait-notify 時會分析

synchronized 必須是進入同一個物件的 monitor 才有上述的效果
不加 synchronized 的物件不會關聯監視器，不遵從以上規則

3.位元組碼角度理解synchronized底層作業原理

public class synchronized1 {
    static final Object lock=new Object();
    static int counter=0;
    public static void main(String[] args){
        synchronized (lock){
            counter++;
        }
    }
}

反編譯成位元組碼，具體反編譯程序及位元組碼指令介紹可以參看JVM學習-位元組碼指令
位元組碼如下：

public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=3, args_size=1
         0: getstatic     #2                  //<-lock參考(synchronized開始)
         3: dup
         4: astore_1						  //lock引->slot1
         5: monitorenter					  //將lock物件Markword置為monitor指標
         6: getstatic     #3                  // Field counter:I
         9: iconst_1
        10: iadd
        11: putstatic     #3                  // Field counter:I
        14: aload_1							  //<-lock參考，拿到剛開astore1剛才存盤的臨時變數
        15: monitorexit						  //將lock物件MarkWord重置，喚醒EntryList.重新設定markword其它欄位，讓entryList中正在等待的執行緒競爭鎖
        16: goto          24				 
   /*
   如果同步代碼塊中發生了例外，然后就處理下列代碼，即19-23行，
   最下面的Exception table表第一行時監測6-16行是否發生了例外，即同步代碼塊中的代碼，
   如果發生了例外，就跳轉到19行執行，
   先把例外物件存盤進來，然后根據物件參考地址找到monitor，然后也是做一些善后的作業，
   把monitor中的狀態還原，并喚醒entrylist中的其它執行緒      
   */
        19: astore_2
        20: aload_1
        21: monitorexit
        22: aload_2
        23: athrow
        24: return
      Exception table:
         from    to  target type
             6    16    19   any
            19    22    19   any