Java对象头与synchronized原理分析

"该文档详细介绍了Java中synchronized机制下的偏向锁、轻量级锁和重量级锁的原理，以及对象头的MarkWord结构在不同锁状态下的变化。此外，还涉及了Java对象头、Monitor对象、线程的自旋锁和自适应自旋策略。" Java对象头与Monitor在synchronized中的作用: Java对象头是实现synchronized的关键，它包含MarkWord和ClassMetadataAddress两部分。MarkWord存储对象的HashCode、分代年龄和锁状态等信息。在不同的锁状态下，MarkWord会调整其存储结构以提高空间效率。例如，在32位JVM中，除了默认的存储结构，还有其他可能的变化形式。 偏向锁、轻量级锁和重量级锁的区别与实现: 1. **偏向锁**：当只有一个线程访问同步块时，会将MarkWord的锁标识位设为01，并记录当前线程ID，之后该线程无需再次进行同步检查，提高了执行效率。 2. **轻量级锁**：当多线程竞争时，如果锁对象仍处于无锁状态，会升级为轻量级锁。此时，MarkWord会存储锁的线程ID，并且对象头会被膨胀，以存储指向栈帧中锁记录的指针。如果线程继续争用，锁会膨胀为重量级锁。 3. **重量级锁**：当锁升级为重量级锁时，MarkWord的锁标识位变为10，存储指向monitor对象的指针。monitor对象中包含owner线程信息和计数器，用于管理锁的获取和释放。 线程的自旋锁与自适应自旋： 自旋锁是指线程在尝试获取锁失败后，不会立即被阻塞，而是循环检查锁是否可用。自适应自旋策略是Java虚拟机的一种优化，它会根据系统负载情况动态调整自旋的次数。如果预期很快就能获得锁，线程可能会自旋多次；反之，如果锁被长时间占用，线程可能会提前放弃自旋，进入阻塞状态，减少CPU资源浪费。 Monitor对象详解： Monitor是Java同步机制的核心，它与对象紧密相关。每个Java对象都有一个与之关联的Monitor。当线程获取对象锁时，实际上是获得了Monitor的所有权。Monitor内部维护了两条队列：EntrySet和WaitSet，分别用于等待获取锁的线程和调用wait()方法进入等待状态的线程。Monitor的owner变量记录当前拥有锁的线程，count计数器记录锁的重入次数。 总结： Java的synchronized机制通过对象头的MarkWord和Monitor对象实现了线程安全的同步，通过偏向锁、轻量级锁和重量级锁的自动升级，适应不同场景的需求，降低了锁的开销。同时，自旋锁和自适应自旋策略的引入，进一步优化了锁的性能，使得并发编程更加高效。