一、基本概念

• 目的：解决多线程并发访问共享资源时的数据竞争问题，保证原子性、可见性和有序性（JMM内存模型）。
• 性质：可重入锁（同一线程可重复获取同一把锁）、独占锁（互斥锁）。
• JVM级别：由JVM实现，无需手动释放锁（编译器自动生成monitorexit指令）

二、三种使用方式

粒度	示例	锁对象
实例方法	synchronized void method()	当前实例 (this)
静态方法	synchronized static void method()	当前类的Class对象（如 Object.class)
代码块	synchronized(obj) { … }	指定对象（任意Object）

三、底层原理（JVM层面）

• 同步代码块：通过 monitorenter 和 monitorexit 指令实现（编译后插入字节码）。

• 同步方法：方法常量池中设置 ACC_SYNCHRONIZED 标志，调用时隐式获取锁。

• Monitor机制：

  • 每个Java对象关联一个Monitor（管程），包含：

    1、 _owner：持有锁的线程

    2、_EntryList：阻塞等待锁的线程队列

    3、 _WaitSet：调用 wait() 后进入的等待队列

  • 线程通过CAS竞争进入 _owner，失败则进入 _EntryList 阻塞。

四、锁升级过程（优化重点！）
Java 6后引入自适应自旋锁、锁消除、锁粗化等优化，锁状态存储在对象头Mark Word中。

升级流程：

1、无锁：初始状态

2、偏向锁（Biased Lock）

• 场景：只有一个线程访问

• 原理：在Mark Word存储线程ID，避免CAS操作

3、轻量级锁（Lightweight Lock）

• 场景：多线程交替执行，无实际竞争

• 原理：通过CAS自旋尝试获取锁（避免线程阻塞）

4、重量级锁（Heavyweight Lock）

• 场景：多线程竞争激烈
• 原理：竞争失败线程进入阻塞队列，依赖操作系统Mutex实现

五、 优缺点

优点	缺点
语法简单，自动释放锁	无法中断等待锁的线程
JVM原生支持，稳定性高	非公平锁（可能导致线程饥饿）
锁升级机制优化低竞争场景性能	只能绑定一个条件变量（wait/notify）
	高竞争时升级重量级锁性能下降

六、与ReentrantLock对比

特性	synchronized	ReentrantLock
实现	JVM层面	JDK API（AQS实现）
锁中断	❌ 不支持	✅ lockInterruptibly()
公平锁	❌ 非公平	✅ 可选公平/非公平
条件变量	✅ 单条件	✅ 多条件（newCondition()）
锁超时	❌ 不支持	✅ tryLock(timeout)