Synchronized是基于JVM来实现的，通过基于JVM进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码块同步。方法同步和代码块同步的实现细节是不一样的，代码块同步是使用monitorenter和monitorexit指令实现的，而方法同步是通过常量池中的ACC_SYNCHRONIZED标识符，首先会检查方法的ACC_SYNCHRONIZED方法标志是否被设置，如果设置了，执行线程将先获取monitor，获取成功之后才能执行方法体。
Synchronized锁，其本质就是锁的对象，所以了解原理之前先介绍下java对象。
java对象
对象是存储在堆中的，每个对象都会包含对象头，实例属性，和填充数据（如果是数组对象还会多一个记录数组长度的属性）填充数据是啥呢，这是因为虚拟机要求对象的大小至少是8字节的整数倍，所以如果对象的大小达不到这个条件，就会通过填充数据来满足要求。
我们来通过代码具体看下这个java对象
<dependency><groupId>org.openjdk.jol</groupId><artifactId>jol-core</artifactId><version>0.9</version></dependency>创建一个对象并进行测试publicclassHeadObject{privatebooleanflag;}publicclassTestDemo{privatestaticHeadObjectheadObject=newHeadObject();publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println(ClassLayout.parseInstance(headObject).toPrintable());}}对象内部构造需要借助一个jar包才能展现出来，来看下执行结果
通过输出结果可以看到，对象头占了12个字节，属性占了1个字节，加起来13个，不是8的倍数，所以会加大小为3个字节的填充数据。
如果我们把HeadObject中的字段flag改为int类型，看下有啥变化
可以看到填充数据就没了，因为对象头加属性大小是16字节，正好是8的倍数，因此不需要进行数据填充。
对象头
synchronized锁真正完成锁对象的逻辑就在对象头里
对象头一般采用两个属性来存储对象头，其主要结构就是Mark Word 和Class Metadata Address组成。
Mark Word里默认存储了对象的hashcode,分代年龄和锁标记位，这里来看下32位JVM的Mark Word默认存储结构
Mark Word内存存储的内容会随着锁状态的不同而有所改变。
重量级锁实现原理
每个在jdk1.6之前，Synchronized锁实现的都是重量级锁，锁的标识位是10，其中指针指向的是monitor对象（监视器锁）的起始位置，每个对象都有一个与之关联的Monitor对象，当Monirot被某个线程持有后，它便处于锁定状态。在JAVA虚拟机中，montitor是由ObjectMonitor实现，其主要数据结构如下图所示：
ObjectMonitor中有两个队列，_WaitSet和_EntryList,用来保存ObjectWaiter对象列表（每个等待锁的线程都会被封装成ObjectWaiter对象），_owner指向持有ObjectMonitor对象的线程，当多个线程同时访问一段同步代码时，首先会进入_EntryList集合，当线程获取到对象的monitor后进入_owner区域并把monitor的owner设置为当前线程，同时count加1，若线程调用了wait方法，将释放当前持有的monitor，owner变量恢复为null,count减1，同时该线程会进入WaitSet集合中等待被唤醒，若当前线程执行完毕也将释放monitor并复位变量的值，以便其他线程进入获取锁。
重量级锁的缺点也很明显
依赖底层操作系统的 mutex 相关指令实现，加锁解锁需要在用户态和内核态之间切换，性能损耗非常明显。
研究人员发现，大多数对象的加锁和解锁都是在特定的线程中完成。也就是出现线程竞争锁的情况概率比较低。他们做了一个实验，找了一些典型的软件，测试同一个线程加锁解锁的重复率，如下图所示，可以看到重复加锁比例非常高。早期JVM 有 19% 的执行时间浪费在锁上
在jdk1.6开始，Synchronized加入了偏向锁和轻量级锁来提升了Synchronized的整体性能。
无锁到偏向锁
在大多数情况下，锁不仅不存在竞争，而且总是由同一个线程多次获得，因此为了减少同一线程获取锁的代价引入了偏向锁。
首先检测是否为可偏向的状态，如果处于可偏向的状态，会测试当前Mark Word的线程ID是否指向自己，如果是，不需要再次获取锁，直接执行同步代码。
如果线程ID不是自己的线程ID，就会通过CAS获取锁，获取成功代表当前偏向锁不存在竞争，获取失败，这说明当前偏向锁存在锁竞争，这时候就会先启动偏向锁撤销
锁撤销流程：当出现竞争，持有锁的线程会等待一个全局安全点阻塞，遍历线程栈，查看是否有被锁对象的锁记录（Lock Record）,如果有Lock Record，需要修复锁记录和Mark Word,使其变成无锁状态，将是否为偏向锁状态置为0，然后开始进行轻量级锁加锁流程。
偏向锁升级为轻量级锁
接着上面继续讲解，怎么升级为轻量级锁呢
首先线程在自己的栈帧中创建锁记录
线程将Mark Word拷贝到线程栈的Lock Record中
将锁记录中的Owner指针指向加锁对象
将锁对象的对象头的MarkWord替换为指向锁记录的指针
这时锁标志位变成00，表示轻量级锁
轻量级锁升级成重量级锁
当锁升级为轻量级锁后，如果依然有新的线程来竞争锁，首先这个新线程会自旋尝试获取锁，尝试到一定次数（默认10次）如果依然没有拿到锁，锁就会升级为重量级锁。
这里解释一下，为什么会自旋一段时间再转为重量级锁。
一般来说，同步代码块中的代码应该会很快执行结束，这时候新的线程自旋一段时间会很容易拿到锁，如果没拿到，因为自旋是个死循环，耗CPU,所以会设置自旋次数，然后转为重量级锁，这些竞争锁的线程就不必一直自旋了。
同步代码块和同步方法底层代码
通过这个底层代码，再结合讲解的Synchronized底层原理，就会更清晰的了解Synchronized的工作流程。
对于同步方法来说，它是通过ACC_SYNCHRONIZED访问标志位来区分方法是否是同步方法。当方法调用的时候，首先会检查ACC_SYNCHORONIZED方法标志是否被设置，如果设置了，则需要先获得monitor，然后再执行方法。
而同步代码块，是通过monitorenter和monitorexit指令来实现，为了保证方法异常完成时monitorenter和monitorexit指令依然可以正确配对执行编译器会自动产生一个异常处理器，这个异常处理器会来执行这个monitorexit指令。
如果觉得小蛋写的还不错，就点赞关注一波吧，一起在这周遭的社会展现我们的坚持