什么是synchronized？
synchronized 关键字，代表这个方法加锁,相当于不管哪一个线程(例如线程A)，运行到这个方法时,都要检查有没有其它线程B(或者C、 D等)正在用这个方法(或者该类的其他同步方法)，有的话要等正在使用synchronized方法的线程B(或者C 、D)运行完这个方法后再运行此线程A,没有的话,锁定调用者,然后直接运行。它包括两种用法:synchronized 方法和 synchronized 块。
Java语言的关键字，可用来给对象和方法或者代码块加锁，当它锁定一个方法或者一个代码块的时候，同一时刻最多只有一个线程执行这段代码。当两个并发线程访问同一个对象object中的这个加锁同步代码块时，一个时间内只能有一个线程得到执行。另一个线程必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。然而，当一个线程访问object的一个加锁代码块时，另一个线程仍可以访问该object中的非加锁代码块。
为什么使用synchronized？
synchronized的用法：
同步代码块和同步方法，
//同步方法
public synchronized void test3() {
try {
System.out.println("this is the public_lock SyncTest.class and thread name is " + Thread.currentThread().getName());
TimeUnit.SECONDS.sleep(30);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//同步代码块
public void test4() {
synchronized (this) {
try {
System.out.println("this is the public_lock this and thread name is " + Thread.currentThread().getName());
TimeUnit.SECONDS.sleep(30);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
根据获取的锁分类：
1、获取对象锁
synchronized(this|object) {}
修饰非静态方法
在 Java 中，每个对象都会有一个 monitor 对象，这个对象其实就是 Java 对象的锁，通常会被称为“内置锁”或“对象锁”。类的对象可以有多个，所以每个对象有其独立的对象锁，互不干扰。
2、获取类锁
synchronized(类.class) {}
修饰静态方法
在 Java 中，针对每个类也有一个锁，可以称为“类锁”，类锁实际上是通过对象锁实现的，即类的 Class 对象锁。每个类只有一个 Class 对象，所以每个类只有一个类锁。
在 Java 中，每个对象都会有一个 monitor 对象，监视器。
1) 某一线程占有这个对象的时候，先monitor 的计数器是不是0，如果是0还没有线程占有，这个时候线程占有这个对象，并且对这个对象的monitor+1；如果不为0，表示这个线程已经被其他线程占有，这个线程等待。当线程释放占有权的时候，monitor-1；
同一线程可以对同一对象进行多次加锁，+1，+1，重入性
对象在内存中的布局
在 Hotspot 虚拟机中，对象在内存中的存储布局，可以分为三个区域:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)、对齐填充(Padding)。一般而言，synchronized使用的锁对象是存储在Java对象头里。它是轻量级锁和偏向锁的关键。
Java对象头：
对象头主要包括两部分数据：Mark Word（标记字段）、Klass Pointer（类型指针）。 Klass Point：是对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例; Mark Word：用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳等等,它是实现轻量级锁和偏向锁的关键.
synchronized 锁的升级
在分析 markword 时，提到了偏向锁、轻量级锁、重量级锁。在分析这几种锁的区别时，我们先来思考一个问题使用锁能够实现数据的安全性，但是会带来性能的下降。不使用锁能够基于线程并行提升程序性能，但是却不能保证线程安全性。这两者之间似乎是没有办法达到既能满足性能也能满足安全性的要求。
hotspot 虚拟机的作者经过调查发现，大部分情况下，加锁的代码不仅仅不存在多线程竞争，而且总是由同一个线程多次获得。所以基于这样一个概率，是的 synchronized 在JDK1.6 之后做了一些优化，为了减少获得锁和释放锁来的性能开销，引入了偏向锁、轻量级锁的概念。因此大家会发现在 synchronized 中，锁存在四种状态分别是：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁； 锁的状态根据竞争激烈的程度从低到高不断升级。
偏向锁的基本原理：
1.原获得偏向锁的线程如果已经退出了临界区，也就是同步代码块执行完了，那么这个时候会把对象头设置成无锁状态并且争抢锁的线程可以基于 CAS 重新偏向但前线程
2.如果原获得偏向锁的线程的同步代码块还没执行完，处于临界区之内，这个时候会把原获得偏向锁的线程升级为轻量级锁后继续执行同步代码块在我们的应用开发中，绝大部分情况下一定会存在 2 个以上的线程竞争，那么如果开启偏向锁，反而会提升获取锁的资源消耗。所以可以通过 jvm 参数UseBiasedLocking 来设置开启或关闭偏向锁
轻量级锁的基本原理
锁升级为轻量级锁之后，对象的 Markword 也会进行相应的的变化。升级为轻量级锁的过程：
1.线程在自己的栈桢中创建锁记录 LockRecord。
2.将锁对象的对象头中的MarkWord复制到线程的刚刚创建的锁记录中。
3.将锁记录中的 Owner 指针指向锁对象。
4.将锁对象的对象头的 MarkWord替换为指向锁记录的指针。
解锁
轻量级解锁时，会使用原子的CAS操作将Displaced Mark Word替换回到对象头，如果成功，则表示没有竞争发生。如果失败，表示当前锁存在竞争，锁就会膨胀成重量级锁。
Java虚拟机对synchronized的优化：
偏向锁
轻量级锁
重量级锁（等待时间长）
对象头与monitor
一个对象实例包含：对象头、实例变量、填充数据
对象头：加锁的基础
实例变量：
填充数据：
2个字：
hashCode的作用：HashSet
无锁状态:没有加锁
偏向锁：在对象第一次被某一线程占有的时候，是否偏向锁置1，锁表01，写入线程号，当其他的线 程访问的时候，竞争，失败 轻量级锁
很 多次悲第一次占有它的线程获取次数多，成功
CAS算法 campany and set（CAS）
无锁状态时间非常接近
竞争不激烈的时候适用
轻量级锁：线程有交替适用，互斥性不是很强，CAS失败，00
重量级锁：强互斥，10，等待时间长
自旋锁：竞争失败的时候，不是马上转化级别，而是执行几次空循环5 10
锁消除：JIT在编译的时候吧不必要的锁去掉