synchronized既保證原子性，又保證內存可見性，是一種線程同步的方式，是鎖機制的一種java實現。synchronized的實現基於JVM底層，JVM是基於monitor實現的，而monitor的實現依賴於操作系統的互斥實現。
synchronized語義是同步，但同步有兩層含義：
互斥保證在線程退出前，所有對象狀態變更都對其他線程不可見；可見保證在線程進入同步代碼塊時，可以看到上一個線程對對象狀態變更的最終狀態。
線程安全表明在多線程環境中，不會有多個線程同時訪問共享數據。
線程同步是線程訪問類和實例字段變量，和其他共享資源的一種串行化行為，確保在同一時間只能有一個線程訪問資源。舉個栗子，春運火車票只剩下最後一張火車票，A，B都要搶這張火車票，怎麼解決這個問題防止超賣呢？把資源保護起來，讓A，B排隊來買火車票。
線程安全是屬性，線程同步是方式。
synchronized同步代碼塊是通過monitorenter和monitorexit指令實現的，而synchronized同步方法是基於ACC_SYCHRONIZED標志，同步方法被調用時JVM會檢查這個標志。monitorenter標記臨界區的開始，線程執行到 monitorenter 指令時，將會嘗試獲取對象所對應的 monitor 的所有權；monitorexit標記臨界區的結束，線程執行到 monitorexit 指令時，將釋放對象所對應的 monitor 的所有權。
1 public class SynchronizedMethod {
2 public synchronized void methodA() {
3 System.out.println("MethodA start");
4
5 }
6 }
將這段代碼通過 javap -c 反編譯一下，重點關注一下編譯後的第3行和第13行。
1 Compiled from "SynchronizedTest.java"
2 public class com.memory.SynchronizedTest {
3 public com.memory.SynchronizedTest();
4 Code:
5 0: aload_0
6 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
7 4: return
8
9 public void methodA();
10 Code:
11 0: aload_0
12 1: dup
13 2: astore_1
14 3: monitorenter
15 4: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
16 7: ldc #3 // String MethodA start
17 9: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
18 12: aload_1
19 13: monitorexit
20 14: goto 22
21 17: astore_2
22 18: aload_1
23 19: monitorexit
24 20: aload_2
25 21: athrow
26 22: return
27 Exception table:
28 from to target type
29 4 14 17 any
30 17 20 17 any
31 }
鎖的種類
java synchronized鎖升級
JDK1.6中對synchronized優化引入了偏向鎖，輕量級鎖，重量級鎖。鎖的升級過程是單方向的，只允許從低到高升級，不允許降級。
重量級鎖（Heavyweight Lock）是將程序運行交出控制權，將線程掛起，由操作系統來負責線程間的調度，負責線程的阻塞和執行。這樣會出現頻繁地對線程運行狀態的切換，線程的掛起和喚醒，消耗大量的系統資源，導致性能低下。
輕量級鎖（lightweight Locking）是相對於重量級鎖而言的，在synchronized實現中使用自旋的方式，實際是通過CPU自旋等待的方式替代線程切換，競爭的線程不會因此而阻塞，避免阻塞喚醒造成的CPU負荷。采用自旋的方式有利有弊，當鎖占用的時間較短時，較少次數的自旋等待就可以獲取鎖；但在鎖占用的時間較長時，自旋會白白浪費大量的CPU資源。因此自旋的次數有一定要在限定之內，自旋失敗就會立即將鎖升級為重量級鎖，稱為鎖膨脹。
偏向鎖（Biased Locking ）從字面含義是這把鎖是有私心的，會傾向於上次訪問的線程。Hotspot的作者在他的論文《QRL-OpLocks-BiasedLocking》中闡述到，研究發現大多數情況下不存在多線程爭奪共享資源，而且總是由同一線程多次獲得，考慮到CAS （Compare-And-Swap）指令在獲取Java監視器時會造成較大的CPU延遲，為了讓線程獲得鎖的代價更低而引入了偏向鎖。
64位虛擬機中，標記字段（Mark Word）中包含哈希嗎（HashCode，存放31bits對象的hashcode值），GC分代年齡（Generational GC Age，4bits，因此分代年齡最高為15），偏向線程ID，偏向鎖標記。
synchronized鎖的四個狀態：無鎖狀態，偏向鎖，輕量級鎖和重量級鎖，在Mark Word中對應不同的字段。
java synchronized不同級別鎖中的Mark Word
我是葛一凡，希望對你有用。
