sychronized如何实现的？锁升级的过程？

sychronized的实现

   synchronized实现同步的基础具体表现为以下三种形式：

对于普通的方法来说，锁的是当前实例；

对于静态同步方法来说，锁的是当前类的Class对象

对于同步方法来说，锁的是synchronized括号里配置的对象。

实现原理：

  synchronized

代码块是由一对monitorenter  monitorexit指令实现，synchronized是通过对象内部的叫做监听器（monitor）实现的，线程通过monitotenter指令尝试获取minitor的所有权，当monitor被占用的时候，就会处于锁定状态。

获取monitor的所有权的过程如下：

1. 如果monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后将进入数设置为1，该线程即为monitor的所有者，代表持有锁；
2. 如果线程已经占有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数加1；
3. 如果其他线程已经占用了monitor，则该线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0，再重新尝试获取monitor的所有权；

锁升级

   在JVM底层实现锁的过程中，有三种类型的锁：偏向锁、轻量级锁、重量级锁。

所谓锁的升级、降级，就是JVM优化synchroniaed运行的机制，当JVM检测到不同的竞争状况时，会自动切换到适合的锁实现，这种切换就是锁的升级、降级。

偏向锁

       偏向锁是为了在单线程（没有出现多个线程并发）执行情况下，尽量减少不必要的轻量级锁带来的消耗，即提高性能。因为轻量级锁的加锁与释放锁，也需要多次执行CAS指令。而偏向锁只需要在切换线程设置ThreadID的时候，执行一次CAS原子指令。所以，偏向锁的作用是在只有一个线程执行同步块时，进一步提高性能。

        当没有线程并发出现时，默认会使用偏斜锁。JVM会利用CAS操作，在对象头上的Mark Word部分设置线程ID，以表示这个对象偏向于当前线程，所以并不涉及真正的互斥锁。这样做的假设是基于在很多应用场景中，大部分对象生命周期中最多会被一个线程锁定，使用偏斜锁可以降低无竞争开销。

        如果有另外的线程试图锁定某个已经被偏斜过的对象，JVM就需要撤销偏斜锁，并切换到轻量级锁实现。轻量级锁依赖CAS操作Mark Word来试图获取锁，如果重试成功，就使用普通的轻量级锁；否则，进一步升级为重量级锁。

轻量级锁

       根据轻量级锁的实现，虽然轻量级锁不支持“并发”，遇到“并发”就要升级为重量级锁。但是轻量级锁可以支持多个线程以串行的方式访问同一个加锁对象。但是每次执行，都会小号重复加锁与解锁的性能开销。

轻量级锁的加锁过程

1. 在代码进入同步块的时候，如果对象锁状态为无锁状态（lock标志位“01”，biased_lock标志位“0”），虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名为锁记录（Lock Record）的空间，用于存储锁对象目前的Mark Word的拷贝，官方命名为Displaced Mark Word。
2. 拷贝对象头中的Mark Word复制到锁记录（Lock Record）中。
3. 拷贝成功后，虚拟机将尝试将对象的Mark Word中的ptr_to_lock_record更新为指向Lock Record的指针，并将Lock record里的owner指针指向到对象的Mark Word。如果更新成功，则执行步骤4，否则执行步骤5。
4. 如果这个更新动作成功了，那么这个线程就拥有了该对象的锁，并且对象Mark Word的lock标志位设置为“00”，即表示此对象处于轻量级锁定状态。
5. 如果这个更新操作失败了，虚拟机首先会检查对象的Mark Word是否已经指向当前线程的栈帧。如果是，就说明当前线程已经拥有了这个对象的锁，那就可以直接进入同步块继续执行。否则说明多个线程竞争该对象的锁，轻量级锁就要升级为重量级锁，lock标志位的状态值变为“10”，Mark Word中存储的就是指向重量级锁（互斥量）的指针，后面等待锁的线程也要进入阻塞状态。 当前线程便尝试使用自旋来获取锁，自旋就是为了不让线程阻塞，而采用循环去获取锁的过程。

轻量级锁的解锁过程

1. 通过CAS指令，尝试把线程中复制的Displaced Mark Word对象替换当前的Mark Word。
2. 如果替换成功，整个同步过程就完成了。
3. 如果替换失败，说明有其他线程尝试过获取该锁，该锁已升级为重量级锁，那就要在释放锁的同时，通知其它线程重新参与锁的竞争。

重量级锁

         依赖于操作系统互斥锁所实现的锁。操作系统的互斥锁实现线程之间的切换，需要从用户态装换到核心态，切换成本非常高，状态之间的装换需要相对较长的时间，这是早期synchronized效率低的原因。因此，这种依赖于操作系统互斥锁所实现的锁，称之为“重量级锁”。