synchronized作為Java程式員最常用同步工具，很多人卻對它的用法和實作原理一知半解，以至于還有不少人認為synchronized是重量級鎖，性能較差，盡量少用，
但不可否認的是synchronized依然是并發首選工具，連volatile、CAS、ReentrantLock都無法動搖synchronized的地位，synchronized是作業面試中的必備技能，今天就跟著一燈一塊深入剖析synchronized的底層原理，
1. synchronized作用
synchronized是Java提供一種隱式鎖，無需開發者手動加鎖釋放鎖，保證多執行緒并發情況下資料的安全性，實作了同一個時刻只有一個執行緒能訪問資源，其他執行緒只能阻塞等待，簡單說就是互斥同步，
2. synchronized用法
先看一下synchronized有哪幾種用法？
| 使用位置 | 被鎖物件 | 示例代碼 |
|---|---|---|
| 實體方法 | 實體物件 |
public synchronized void method() { …… } |
| 靜態方法 | class類 |
public static synchronized void method() { …… } |
| 實體物件 | 實體物件 |
public void method() { Object obj = new Object(); synchronized (obj) { …… } } |
| 類物件 | class類 |
public void method() { synchronized (Demo.class) { …… } } |
| this關鍵字 | 實體物件 |
public void method() { synchronized (this) { …… } } |
可以看到被鎖物件只要有兩種，實體物件和class類，
-
由于靜態方法可以通過類名直接訪問，所以它跟直接加鎖在class類上是一樣的，
-
當在實體方法、實體物件、this關鍵字上面加鎖的時候，鎖定范圍都是當前實體物件，
-
實體物件上面的鎖和class類上面的鎖，兩者不互斥，
3. synchronized加鎖原理
當我們使用synchronized在方法和物件上加鎖的時候，Java底層到底怎么實作加鎖的？
當在類物件上加鎖的時候，也就是在class類加鎖，代碼如下：
/**
* @author 一燈架構
* @apiNote Synchronized示例
**/
public class SynchronizedDemo {
public void method() {
synchronized (SynchronizedDemo.class) {
System.out.println("Hello world!");
}
}
}
反編譯一下，看一下原始碼實作：
可以看到，底層是通過monitorenter和monitorexit兩個關鍵字實作的加鎖與釋放鎖，執行同步代碼之前使用monitorenter加鎖，執行完同步代碼使用monitorexit釋放鎖，拋出例外的時候也是用monitorexit釋放鎖，
寫成偽代碼，類似下面這樣：
/**
* @author 一燈架構
* @apiNote Synchronized示例
**/
public class SynchronizedDemo {
public void method() {
try {
monitorenter 加鎖;
System.out.println("Hello world!");
monitorexit 釋放鎖;
} catch (Exception e) {
monitorexit 釋放鎖;
}
}
}
當在實體方法上加鎖，底層是怎么實作的呢？代碼如下：
/**
* @author 一燈架構
* @apiNote Synchronized示例
**/
public class SynchronizedDemo {
public static synchronized void method() {
System.out.println("Hello world!");
}
}
再反編譯看一下底層實作：
這次只使用了一個ACC_SYNCHRONIZED關鍵字，實作了隱式的加鎖與釋放鎖，其實無論是ACC_SYNCHRONIZED關鍵字，還是monitorenter和monitorexit，底層都是通過獲取monitor鎖來實作的加鎖與釋放鎖，
而monitor鎖又是通過ObjectMonitor來實作的，虛擬機中ObjectMonitor資料結構如下（C++實作的）：
ObjectMonitor() {
_header = NULL;
_count = 0; // WaitSet 和 EntryList 的節點數之和
_waiters = 0,
_recursions = 0; // 重入次數
_object = NULL;
_owner = NULL; // 持有鎖的執行緒
_WaitSet = NULL; // 處于wait狀態的執行緒，會被加入到_WaitSet
_WaitSetLock = 0 ;
_Responsible = NULL ;
_succ = NULL ;
_cxq = NULL ; // 多個執行緒爭搶鎖，會先存入這個單向鏈表
FreeNext = NULL ;
_EntryList = NULL ; // 處于等待鎖block狀態的執行緒，會被加入到該串列
_SpinFreq = 0 ;
_SpinClock = 0 ;
OwnerIsThread = 0 ;
}
圖上展示了ObjectMonitor的基本作業機制：
-
當多個執行緒同時訪問一段同步代碼時，首先會進入 _EntryList 佇列中等待，
-
當某個執行緒獲取到物件的Monitor鎖后進入臨界區域，并把Monitor中的 _owner 變數設定為當前執行緒，同時Monitor中的計數器 _count 加1，即獲得物件鎖，
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若持有Monitor的執行緒呼叫 wait() 方法，將釋放當前持有的Monitor鎖，_owner變數恢復為null，_count減1，同時該執行緒進入 _WaitSet 集合中等待被喚醒，
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在_WaitSet 集合中的執行緒會被再次放到_EntryList 佇列中，重新競爭獲取鎖，
-
若當前執行緒執行完畢也將釋放Monitor并復位變數的值，以便其他執行緒進入獲取鎖，
執行緒爭搶鎖的程序要比上面展示得更加復雜，除了_EntryList 這個雙向鏈表用來保存競爭的執行緒，ObjectMonitor中還有另外一個單向鏈表 _cxq，由兩個佇列來共同管理并發的執行緒，
下篇再講一下Synchronized鎖優化的程序，
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