synchronized的实现原理
synchronized可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个方法可以进入到临界区，同时它还可以保证共享变量的内存可见性
Java对象头和monitor
Java对象头和monitor是实现synchronized的基础
对象头
Hotspot虚拟机的对象头主要包括两部分数据：Mark Word（标记字段）、Klass Pointer（类型指针）。其中Klass Point是是对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例，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，它是实现轻量级锁和偏向锁的关键
参考链接：
monitor
联想记忆操作系统中的锁
作用范围
Java中每一个对象都可以作为锁，这是synchronized实现同步的基础：
修饰实例方法，锁是当前实例对象修饰静态方法，锁是当前类的class对象修饰代码块，锁是括号里面的对象
同步代码块是使用monitorenter和monitorexit指令实现的，同步方法依靠的是方法修饰符上的ACC_SYNCHRONIZED实现
多线程并发时竞争锁的情况分析
锁对象
情况1：
同一个对象在两个线程中分别访问该对象的两个synchronized同步方法
结果：会产生互斥。
解释：因为锁针对的是对象，当对象调用一个synchronized方法时，其他同步方法需要等待其执行结束并释放锁后才能执行。
情况2：
不同对象在两个线程中调用同一个synchronized同步方法
结果：不会产生互斥。
解释：因为是两个对象，锁针对的是对象，并不是方法，所以可以并发执行，不会互斥。形象的来说就是因为我们每个线程在调用方法的时候都是new 一个对象，那么就会出现两个空间，两把钥匙
类锁
情况1：
用类直接在两个线程中调用两个不同的synchronized同步方法
结果：会产生互斥。
解释：对类（.class）加锁，类对象只有一个，可以理解为任何时候都只有一个空间，里面有N个房间，一把锁，因此房间（同步方法）之间一定是互斥的。
注：上述情况和用单例模式声明一个对象来调用非静态方法的情况是一样的，因为永远就只有这一个对象。所以访问同步方法之间一定是互斥的。
情况2：
用一个类的静态对象在两个线程中调用静态方法或非静态方法
结果：会产生互斥。
解释：因为是一个对象调用，同情况1。
情况3：
一个对象在两个线程中分别调用一个静态同步方法和一个非静态同步方法
结果：不会产生互斥。
解释：因为虽然是一个对象调用，但是两个方法的锁类型不同，调用的静态方法实际上是类对象在调用，即这两个方法产生的并不是同一个对象锁，因此不会互斥，会并发执行
锁优化
jdk1.6对锁的实现引入了大量的优化，如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销。 锁主要存在四中状态，依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态，他们会随着竞争的激烈而逐渐升级。注意锁可以升级不可降级，这种策略是为了提高获得锁和释放锁的效率
锁消除
为了保证数据的完整性，我们在进行操作时需要对这部分操作进行同步控制，但是在有些情况下，JVM检测到不可能存在共享数据竞争，这是JVM会对这些同步锁进行锁消除，其依据是逃逸分析的数据支持
锁粗化
一系列的连续加锁解锁操作，可能会导致不必要的性能损耗，所以引入锁粗化的概念，就是将多个连续的加锁、解锁操作连接在一起，扩展成一个范围更大的锁
自旋锁
线程的阻塞和唤醒需要CPU从用户态转为核心态，频繁的阻塞和唤醒对CPU来说是一件负担很重的工作，势必会给系统的并发性能带来很大的压力(联想记忆 零拷贝,也是减少不必要的切换)
何谓自旋锁？ 所谓自旋锁，就是让该线程等待一段时间，不会被立即挂起，看持有锁的线程是否会很快释放锁。怎么等待呢？执行一段无意义的循环即可（自旋）
自旋等待不能替代阻塞，先不说对处理器数量的要求（多核，貌似现在没有单核的处理器了），虽然它可以避免线程切换带来的开销，但是它占用了处理器的时间。如果持有锁的线程很快就释放了锁，那么自旋的效率就非常好，反之，自旋的线程就会白白消耗掉处理的资源，它不会做任何有意义的工作，典型的占着茅坑不拉屎，这样反而会带来性能上的浪费
适应自旋锁
JDK 1.6引入了更加聪明的自旋锁，即自适应自旋锁。所谓自适应就意味着自旋的次数不再是固定的，它是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。线程如果自旋成功了，那么下次自旋的次数会更加多。反之，如果对于某个锁，很少有自旋能够成功的，那么在以后要或者这个锁的时候自旋的次数会减少甚至省略掉自旋过程，以免浪费处理器资源
轻量级锁
对于轻量级锁，其性能提升的依据是“对于绝大部分的锁，在整个生命周期内都是不会存在竞争的”，如果打破这个依据则除了互斥的开销外，还有额外的CAS操作，因此在有多线程竞争的情况下，轻量级锁比重量级锁更慢
偏向锁
轻量级锁的加锁解锁操作是需要依赖多次CAS原子指令的,偏向锁通过检测Mark Word是否为可偏向状态，是的话跳过CAS操作直接执行同步代码块来提升性能
重量级锁
重量级锁通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作系统的Mutex Lock实现，操作系统实现线程之间的切换需要从用户态到内核态的切换，切换成本非常高