Synchronized 不理解之处~~

此文只是记录了个人对Synchronized的了解和认知，基本上都是参考网上文献，在了解的过程中对Synchronized的原理上产生一些疑问，经过多番查阅网上并没有比较准确或者相对权威的参考资料，疑问如下：

1.多线程在竞争琐时是先进入contentionList还是entryList？两者是什么关系？

2.一个线程释放锁时，是怎么通知阻塞的线程来竞争锁的？是如何竞争的？

3.执行完任务且释放锁的线程会被放到WaitList吗？为什么？不会被回收吗？

有知道的大佬希望能解答一下~

下面是个人对Synchronized的理解：
先了解一下几个概念

原子性
是指一个操作或多个操作要么全部执行，且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。不可中断的一个或一系列操作。

可见性
指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。
通过volatile关键字修饰内存中的变量，该变量在线程之间共享。是轻量级的锁（synchronized），消耗的成本比synchronized小很多。volatile用于修饰变量。
如何保证可见性？
对一个变量unlock操作之前，必须要同步到主内存中；如果对一个变量进行lock操作，则将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用此变量前，需要重新从主内存中load操作或assign操作初始化变量值” 来保证的；

有序性
即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

如果在本线程内观察，所有操作都是有序的；如果在一个线程中观察另一个线程，所有操作都是无序的

Synchronized的使用
修饰实例方法：锁是当前实例对象。
修饰静态方法：锁是当前类的class对象。
修饰代码块：锁是括号中的对象。

Java 对象存储在内存中，分为三个部分，即对象头、实例数据和对齐填充，而在其对象头中，保存了锁标识。Synchronized的实现依赖于下对象头：

|---------------------------------------------------------------------------------|
|                                 Object Header (96 bits)                         |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
|        Mark Word(32bits)       |    Klass Word(32bits) |  array length(32bits)  |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|

1.Mark Word（标记字段）

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;
Mark Word被设计成为一个非固定的数据结构，以便存储更多有效的数据，它会根据对象本身的状态复用自己的存储空间，处于不同的状态，里面的结构也有不同。

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Monitor（管程）Synchronized实现的关键
Monitor是一种同步工具或机制，通常被描述成一个对象，由
ObjectMonitor.hpp文件，C++实现的。

ObjectMonitor中关键属性：

• _owner： 指向持有ObjectMonitor对象的线程
• _WaitSet： 存放处于wait状态的线程队列
• _EntryList： 存放处于等待锁block状态的线程队列
• _recursions：记录owner线程获取锁的次数，这也决定了synchronized是可重入的。
  - _count： 一种说法是当前线程获取锁的次数，持有_count+1，释放_count-1；另一种说法是没有获取到锁的线程数量和调用Sleep方法的线程数总和。
  synchronized实现原理
  JVM基于进入和退出monitor对象来实现同步，同步代码块采用添加moniterenter、moniterexit，同步方法使用ACC_SYNCHRONIZED标记符隐式实现。每个对象都有一个monitor与之关联，运行到moniterenter时尝试获取对应monitor的所有权，获取成功就将monitor的进入数加1（所以是可重入锁，也被称为重量级锁），否则就阻塞，拥有monitor的线程运行到moniterexit时进入数减1，为0时释放monitor。
  java中每个对象都有一个对象头，synchronized所用的锁就是存在对象头里的。如果是非数组的对象是8个字节（32位JVM）或者16字节（64位JVM），数组对象还会有一个数组长度（4个字节）

当多个线程同时访问一段同步代码时候，首先会进入_EntryList，当某个线程获取到Monitor后，会把_owner变量设置为当前线程，同时_count计数器加1，既获得对象锁。
若持有Monitor的线程调用wait()方法或执行完毕，将释放当前持有的Monitor，_owner变量设为null，_count计数器减1，同时该线程进入_WaitSet集合中等待被唤醒。

为什么说Synchronized是java语言中一个重量级操作？
Java 线程是映射到操作系统原生线程之上的，如果要阻塞或唤醒一个线程就需要操作系统帮忙，这就要从用户态转换到核心态，状态的转换需要花费处理器很多时间来处理，可能比用户代码执行时间还要长，所以说Synchronized是java语言中一个重量级操作。

2.Klass Point（类型指针）

这一部分用于存储对象的类型指针，该指针指向它的类元数据，JVM通过这个指针确定对象是哪个类的实例。该指针的位长度为JVM的一个字大小，即32位的JVM为32位，64位的JVM为64位。
如果应用的对象过多，使用64位的指针将浪费大量内存，统计而言，64位的JVM将会比32位的JVM多耗费50%的内存。为了节约内存可以使用选项+UseCompressedOops开启指针压缩，其中，oop即ordinary object pointer普通对象指针。开启该选项后，下列指针将压缩至32位：

每个Class的属性指针（即静态变量）
每个对象的属性指针（即对象变量）
普通对象数组的每个元素指针
当然，也不是所有的指针都会压缩，一些特殊类型的指针JVM不会优化，比如指向PermGen的Class对象指针(JDK8中指向元空间的Class对象指针)、本地变量、堆栈元素、入参、返回值和NULL指针等。

3.array length
如果对象是一个数组，那么对象头还需要有额外的空间用于存储数组的长度，这部分数据的长度也随着JVM架构的不同而不同：32位的JVM上，长度为32位；64位JVM则为64位。64位JVM如果开启+UseCompressedOops选项，该区域长度也将由64位压缩至32位。

为什么“wait/notify”方法必须要在synchronized的方法或者段中调用呢？
因为只有进入了synchronized方法或者方法段中的线程才拥有了该锁对象，只有拥有了该锁对象才能调用该锁对象的wait和notify方法。

此文只是记录了个人对Synchronized的了解和认知，基本上都是参考网上文献，在了解的过程中对Synchronized的原理上产生一些疑问，经过多番查阅网上并没有比较准确或者相对权威的参考资料，疑问如下：

1.多线程在竞争琐时是先进入contentionList还是entryList？两者是什么关系？

2.一个线程释放锁时，是怎么通知阻塞的线程来竞争锁的？是如何竞争的？

3.执行完任务且释放锁的线程会被放到WaitList吗？为什么？不会被回收吗？

有知道的大佬希望能解答一下~

参考 对象头