了解synchronized的原理，首先要了解一下对象在jvm内存中的分布：

1.实例数据

存放类的属性数据信息，包括父类属性信息，如果是数组的实例部分，还存放数组的长度，这部分内存按4个字节对齐。

2.对齐填充数据

由于虚拟机要求，对象起始地址必须是8字节的整数倍，也就是对象必须是8字节的整数倍，所以不是8字节的整数倍，则需要在这里进行补齐。

3.对象头

Mark Word（标记字段）：用于存储对象自身运行时的数据。如：哈希码（hashcode）、分代年龄（gc信息）、锁标志位（锁信息）、偏向线程ID、偏向时间戳等信息，Java对象头一般占有两个机器码（在32位虚拟机中，1个机器码等于4字节，也就是32bit），但是如果对象是数组类型，则需要四个机器码，因为JVM虚拟机可以通过Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是无法从数组的元数据来确认数组的大小，所以用一块来记录数组长度。它是实现轻量级锁和偏向锁的关键。

Klass Pointer（类型指针）：是对象指向类元素的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

如果是一个Integer对象，那么它比int占用内存大多少？

static class Test {
    int a;
}

在32位系统中：

标记字段Mark Word占4字节，Klass Point占4字节，数据本身占4字节，共12字节，不是8字节的倍数，需补齐，需要4字节，故共使用16字节的内存，是int类型的4倍。

在64位系统中，Mark Word占8字节，Klass Point占8字节，如果开启指针压缩，Klass Point占4字节，那么需要

8（Mark Word）+4（Klass Point）+4（实例数据）=16字节，此时则不需要填充数据；

 

Monitor：监视器

它是一个同步机制，Java中所有的对象都会有一个monitor，就跟一切皆对象一样，一切对象皆有monitor；Monitor 是线程私有的数据结构，每一个线程都有一个可用monitor record列表，同时还有一个全局的可用列表。每一个被锁住的对象都会和一个monitor关联（对象头的MarkWord中的LockWord指向monitor的起始地址），同时monitor中有一个Owner字段存放拥有该锁的线程的唯一标识，表示该锁被这个线程占用。

monitor其实就像是一个房子，同一时间只能允许一个线程进入到房间内，没有进入的线程，则会在入口队列（Entry set）中等待进入；如果当一个线程获取到锁的时候，由于某些原因，调用了Object的wait方法，则此时的线程则进入到条件等待队列（wait set）堵塞进行等待。
synchronize用的锁是在Java对象头里的，它是JVM层面的：

public class Test{
    public synchronized void getName(){
     }

    public void test(){
        synchronized(this){
            }
    }
}

反编译之后

其中同步代码块的入口是monitorenter，出口是monitorexit；

同步方法，则在修饰符上的ACC_SYNCHRONIZED实现的。

通过同步代码快，可以看出：

synchronized是通过monitor监视器来实现的同步：

1.当执行monitorenter的时候，如果monitor进入数为0，则该线程进入到Monitor，然后将进入数设置为1，该线程即位Monitor的所有者；

2.如果线程已经占有Monitor，只是重新进入，则进入数加1；

3.如果线程已经占用，则该线程进入堵塞等待状态，直到进入数为0，再重新尝试获取Monitor所有权；

其记录信息：

1）hash：对象的hashCode

2）age：对象的分代年龄

3）biased_lock：是否是偏向锁

4）lock：锁标记

5）javaThread：如果是偏向锁，记录线程ID

synchronized锁在JDK1.6之后，优化成了四个阶段：

1.无锁

无锁状态就是指没有对资源进行锁定，所有线程都能访问并修改同一个资源，但是同时只能有一个线程修改成功。

2.偏向锁

指同步代码块一直被一个线程访问时，即不存在多个线程竞争修改资源的情况下，那么该线程的后续访问时便会自动获取锁，只需要几步简单的操作，不需要CAS操作就可以实现，从而降低获取锁带来的开销，即提高了性能。偏向锁，就是偏向第一个线程，该线程是不会主动释放锁的，只有当其他线程尝试竞争偏向锁时才会释放。

加锁过程：

2.1：判断对象是否是偏向状态，即Mark word中，偏向标志（biased_lock）为1，锁标记（lock）为01，javaThread是否为0。如果偏向标志为0，javaThread为0，此时也叫匿名偏向。此时，则会调用CAS指令，将Mark Word中的javaThread改成当前线程的ID，biased_lock设置为1。如果成功，则获取了偏向锁。

2.2：如果不是出在匿名偏向锁状态下，则会判断持有的偏向锁线程是否还存活，不存活，则当前线程可以获取到偏向锁。

2.3：若此时有线程进来想获取偏向锁，但发现被占用，则此时就会升级为轻量级锁。

撤销过程：

需要等待全局安全点，代表了一个状态，在该状态下所有线程都是暂停的。先暂停拥有偏向锁的线程，判断锁对象是否处于存活状态，不存活，则对对象头设置成无锁状态。

3.轻量级锁

是指当线程A获取到偏向锁后，此时B线程也尝试获取偏向锁，就会发生偏向锁升级为轻量级锁，此时的线程B会通过自旋的形式尝试获取锁，线程不会堵塞，从而提高性能。

3.1：当有一个线程等待的时候，此时处于自旋的状态，但是当自旋超过一定次数之后，轻量级锁便会升级为重量级锁。

3.2：当有一个自旋的线程等待时，此时又来了第三个线程，那么这样轻量级锁也会升级为重量级锁。

4.重量级锁

当一个线程拥有锁后，其余线所有等待获取该锁的线程处于堵塞状态。

这里有用到了Monitor（监视器）来实现。Mark Word指向Monitor，也就是利用了它的互斥锁。

 

 

 

 

 

参考：Java并发编程 Synchronized及其实现原理

            Synchronized锁四个阶段概述