同步机制之一--Synchronized，以及此机制下的锁的本质和种类

Java中，为了实现同步的操作临界区，线程在执行临界区的代码时，需要获得某个对象的锁。本文介绍获得对象的锁的方法之一----Synchronized关键字。

 Synchronized关键字的用法

Class Test {
    ....
    Object o = new Object();
    
    public synchronized test() {      //第一种用法
        ....
    }
    public test_1 () {           
        synchronized (o) {            //第二种用法
              ....
        }
    }
}

Synchronized关键字有两种用法，一种修饰方法，作用在调用此方法的对象；一种修饰代码块，在括号中指定作用的对象。在上面的例子中，在某个线程中创建Test对象 t ，在线程1调用 t.test() 则线程需要获取 t 的锁；调用 t.test_1() 线程则需要 t 持有的对象 o 的锁。 

Synchronized机制下锁的本质

锁的本质实际上就是对象的头部几个bit的标志而已，根据这些标志不同，对象又分出了无锁（01），偏向锁（01），轻量级锁（00），重量级锁（10），锁可以从左至右逐渐升级，却不能降级。具体如下表格

由于 01 状态可以表示两种锁，因此 锁标志为01时，还要检查偏向锁标志，为1表示偏向锁，为0表示无锁。

为什么需要这么多种类的锁呢？JDK1.6（应该是）为了解决线程用Synchronized获取锁失败后必须阻塞等待的情况，因为这样效率太低了。下面介绍几种锁的机制。

偏向锁

对象初始的锁默认是偏向锁，可以通过XX: -UseBiasedLocing = false 放弃使用偏向锁，那么所有对象的默认锁就是轻量级锁。当一个对象是偏向锁时，对象头里会存储着此对象偏向的线程id的信息。一个线程获取某个对象的偏向锁的流程如下：

一个线程持有某个对象的偏向锁，并且受到竞争，偏向锁就有可能膨胀为轻量级锁，流程如下：

 

轻量级锁

轻量级锁由偏向锁膨胀而来，它的特点是获取轻量级锁失败的线程不会陷入阻塞。而是通过CAS的方式去获取锁，失败则重试，再次进行CAS操作去获取锁，也称自旋。CAS是一个原子操作，以后再总结。

如果是一个线程以及获得了某个对象的轻量级锁，还被其他线程不断竞争，轻量级锁就会膨胀为重量级锁。获取轻量级锁的过程如下：

大概就是： 线程p的栈中有一块空间local record专门存放以经获取到的对象锁的信息。首先，将要目标对象的mark word拷贝进local record；然后对象的mark word部分就变为一个指针，指向displaced空间，更新锁标志、状态； 最后把local record的 owner 指针指向目标对象，表明已经获得这个对象的锁了。解锁，就是上述过程的反向操作。当然，这些操作是CAS方式进行的。

重量级锁

重量级锁是彻底的悲观锁，当一个线程获取某个对象的重量级锁失败时，线程便会阻塞，进入锁定池，等待这个锁被释放。当一个对象的锁变成了重量级锁，mark word便会成为一个指向 Mutex Lock（互斥量）的指针。