synchronize原理
synchronized的三种应用方式
一. 修饰实例方法，做用于当前实例加锁，进入同步代码前要得到当前实例的锁。数组
二. 修饰静态方法，做用于当前类对象加锁，进入同步代码前要得到当前类对象的锁。安全
三. 修饰代码块，指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要得到给定对象。多线程
synchronized的字节码指令
synchronized同步块使用了monitorenter和monitorexit指令实现同步，这两个指令，本质上都是对一个对象的监视器(monitor)进行获取，这个过程是排他的，也就是说同一时刻只能有一个线程获取到由synchronized所保护对象的监视器。jvm
线程执行到monitorenter指令时，会尝试获取对象所对应的monitor全部权，也就是尝试获取对象的锁，而执行monitorexit，就是释放monitor的全部权。工具
synchronized的锁的原理
两个重要的概念：一个是对象头，另外一个是monitor。布局
Java对象头
在Hotspot虚拟机中，对象在内存中的布局分为三块区域：对象头（Mark Word、Class Metadata Address）、实例数据和对齐填充；Java对象头是实现synchronized的锁对象的基础。通常而言，synchronized使用的锁对象是存储在Java对象头里。它是轻量级锁和偏向锁的关键。性能
Mark Word
Mark Word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。Java对象头通常占有两个机器码（在32位虚拟机中，1个机器码等于4字节，
也就是32bit）。学习
Class Metadata Address
类型指针，便是对象指向它的类的元数据的指针，虚拟机经过这个指针来肯定这个对象是哪一个类的实例。测试
Array length
若是对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据。优化
Monitor
Monitor是一个同步工具，它内置于每个Object对象中，至关于一个许可证。拿到许可证便可以进行操做，没有拿到则须要阻塞等待。
在hotspot虚拟机中，经过ObjectMonitor类来实现monitor。
synchronized锁的优化
jdk1.6之后对synchronized的锁进行了优化，引入了偏向锁、轻量级锁，锁的级别从低到高逐步升级：
无锁->偏向锁->轻量级锁->重量级锁
自旋锁与自适应自旋
线程的挂起和恢复会极大的影响开销。而且jdk官方人员发现，不少线程在等待锁的时候，在很短的一段时间就得到了锁，因此它们在线程等待的时候，并不须要把线程挂起，而是让他无目的的循环，通常设置10次。这样就避免了线程切换的开销，极大的提高了性能。
而适应性自旋，是赋予了自旋一种学习能力，它并不固定自旋10次一下。他能够根据它前面线程的自旋状况，从而调整它的自旋，甚至是不通过自旋而直接挂起。
锁消除
对不会存在线程安全的锁进行消除。
锁粗化
若是jvm检测到有一串零碎的操做都对同一个对象加锁，将会把锁粗化到整个操做外部，如循环体。
偏向锁
多数状况下，锁不只不存在多线程竞争，并且老是由同一线程屡次得到，为了让其得到锁的代价更低而引入了偏向锁。
当一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈帧中的锁记录里存储锁偏向的线程ID，之后该线程在进入和退出同步块时不须要进行CAS操做来加锁和解锁，只需简单地测试一下对象头的Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。
若是测试成功，表示线程已经得到了锁。
若是测试失败，则须要再测试一下Mark Word中偏向锁的标识是否设置成01（表示当前是偏向锁）。
若是没有设置，则使用CAS竞争锁。
若是设置了，则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程。
轻量级锁
引入轻量级锁的主要目的是在多线程竞争不激烈的状况下，经过CAS竞争锁，减小传统的重量级锁使用操做系统互斥量产生的性能消耗。
重量级锁
重量级锁经过对象内部的监视器（monitor）实现，其中monitor的本质是依赖于底层操做系统的Mutex Lock实现，操做系统实现线程之间的切换须要从用户态到内核态的切换，切换成本很是高。
锁升级
偏向锁升级轻量级锁：当一个对象持有偏向锁，一旦第二个线程访问这个对象，若是产生竞争，偏向锁升级为轻量级锁。
轻量级锁升级重量级锁：通常两个线程对于同一个锁的操做都会错开，或者说稍微等待一下（自旋），另外一个线程就会释放锁。可是当自旋超过必定的次数，或者一个线程在持有锁，一个在自旋，又有第三个来访时，轻量级锁膨胀为重量级锁，重量级锁使除了拥有锁的线程之外的线程都阻塞，防止CPU空转。
wait和notify的原理
调用wait方法，首先会获取监视器锁，得到成功之后，会让当前线程进入等待状态进入等待队列而且释放锁。
当其余线程调用notify后，会选择从等待队列中唤醒任意一个线程，而执行完notify方法之后，并不会立马唤醒线程，缘由是当前的线程仍然持有这把锁，处于等待状态的线程没法得到锁。必需要等到当前的线程执行完按monitorexit指令之后，也就是锁被释放之后，处于等待队列中的线程就能够开始竞争锁了。
wait和notify为何须要在synchronized里面？
wait方法的语义有两个，一个是释放当前的对象锁、另外一个是使得当前线程进入阻塞队列，而这些操做都和监视器是相关的，因此wait必需要得到一个监视器锁。
而对于notify来讲也是同样，它是唤醒一个线程，既然要去唤醒，首先得知道它在哪里，因此就必需要找到这个对象获取到这个对象的锁，而后到这个对象的等待队列中去唤醒一个线程。