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前言：最近看了很多关于volatile和synchronized的博客，很多说法理解不一，故此，这里整理我对于这两个关键字的理解。

synchronized

1. Lock和Synchronized区别

  1. Synchronized同步代码块，不能保证等待线程进入同步块的顺序。
  2. Synchronized 不接受超时，不能被中断！
  3. Lock中unLock()必须放到finally{}中，需要收到释放锁，Synchronized自动释放锁。
  4. 锁竞争小时的性能：Synchronized >= atom >= Lock，竞争激烈时： atom > Lock > Synchronized

2. Synchronized的理解

synchronized加锁的类型

  1. 对象锁: synchronized (this)或synchronized (personObject) ,synchronized修饰的成员方法，都是对象锁；
  2. 类锁: synchronized (A.class) 和 synchronized修饰的静态方法，都是类锁；
  3. synchronized包含的代码块。synchronized (A.class){}是类锁, synchronized (this){}是对象锁.

synchronized特点

  1. 不论锁的是什么, 并不影响类或对象中没有用synchronized修饰的方法,变量被其他线程访问和修改.
  2. synchronized锁住的方法,代码块,对象中的变量不会受到 synchronized的控制, 可以被其他线程随意读写.
  3. 当一个线程获得了对象锁(类锁)，其他线程不能访问其他需要对象锁(类锁)的方法或代码块
  4. 对象锁和类锁，二者不冲突，当一个线程获得了A的对象锁，其他线程可以访问A中需要类锁的方法或代码块
  5. synchronized (this){}不能用于静态方法中, 但是synchronized (A.class)却能用于成员方法中,加的是类锁.

3. 锁的实现

对象锁和类锁有两种实现方式：方法上的synchronized是基于方法区中ACC_SYNCHRONIZED标志位实现，synchronized修饰的方法块基于monitorenter,monitorexit语义实现！
这两种实现方式，在重量级锁上，都依赖于操作系统提供的实现（管程(monitor)底层数据结构维护着请求该锁的线程的队列，及相关信息）。

重量级锁依赖于操作系统实现，加锁需要从用户态转换到内核态加锁，这就需要操作系统进行一次上下文切换，另外加锁、释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，等待锁的线程会被挂起直至锁释放。在上下文切换的时候，cpu之前缓存的指令和数据都将失效，对性能有很大的损失。

synchronized修饰的成员方法和静态方法

成员方法： 

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public synchronized void method(int, java.lang.String);
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=3
        0: aload_2       
        ...
        10: return

静态方法：

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public static synchronized int method2(int);
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_SYNCHRONIZED
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: iload_0       
         ...
         4: return

获取锁和释放锁是在方法调用和方法返回的时候执行的，方法执行中如果抛出异常，那么锁会在抛出异常时释放。
JVM可以从方法常量池中的方法表结构(method_info Structure) 中的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志区分一个方法是否同步方法。

synchronized修饰的成员方法代码块和静态方法代码块

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5: monitorenter  
...
12: monitorexit   
13: goto          21
...     
17: aload_1       
18: monitorexit   
...     
20: athrow        
21: return

monitorenter,monitorexit语义是基于堆中实例化对象的对象头中的锁标志位实现。

其中，ACC_SYNCHRONIZED和monitorenter，monitorexit，在JVM上的语义不同但是在底层锁实现是一样的，因为Class被ClassLoader加载到内存中也是一个对象，也有对象头！
实例对象由：对象头，实例变量，填充对齐数据组成。
对象头由：MarkWord（存储对象的hashCode、锁信息或分代年龄或GC标志等信息），Class Metadata Address（指向方法区class的指针）

锁原理锁优化

jdk1.6之前synchronized属于重量级锁，效率低下，因为监视器锁（monitor）是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock来实现的，而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到核心态，
这个状态之间的转换需要相对比较长的时间，时间成本相对较高。
重量级锁的实现是借助操作系统实现的，多种叫法：监视器/管程/monitor。
如果被Synchronized修饰的方法或代码块，JVM探测出其没有竞争，会进行锁消除，即不使用锁！
jdk1.6之后JVM对synchronized的锁实现优化，首先在没有锁竞争的情况下加偏向锁，当另一个线程申请该锁时升级为轻量级锁，当同一时刻多个线程申请同一个锁时，JVM将该锁升级为自旋锁，当自旋一定次数后，升级为重量级锁，也就是依赖操作系统的Mutex Lock来实现。

参考

  1. http://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72828483
  2. http://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72772461