当执行 monitorenter 时，如果目标锁对象的计数器为 0，那么说明它没有被其他线程所持有。在这个情况下，Java 虚拟机会将该锁对象的持有线程设置为当前线程，并且将其计数器加 1。
对象头中的标记字段（mark word）。它的最后两位便被用来表示该对象的锁状态。其中，00 代表轻量级锁，01 代表无锁（或偏向锁），10 代表重量级锁，11 则跟垃圾回收算法的标记有关
当对象状态为偏向锁（biasable）时，mark word存储的是偏向的线程ID；当状态为轻量级锁（lightweight locked）时，mark word存储的是指向线程栈中Lock Record的指针；当状态为重量级锁（inflated）时，为指向堆中的monitor对象的指针。
加锁阻塞，解锁唤醒，涉及到系统调用，性能不好
当一个线程尝试获得锁时，如果该锁已经被占用，则会将该线程封装成一个ObjectWaiter对象插入到cxq的队列头部，然后暂停当前线程。当持有锁的线程释放锁前，会将cxq中的所有元素移动到EntryList中去，并唤醒EntryList的队首线程。
如果一个线程在同步块中调用了Object#wait方法，会将该线程对应的ObjectWaiter从EntryList移除并加入到WaitSet中，然后释放锁。当wait的线程被notify之后，会将对应的ObjectWaiter从WaitSet移动到EntryList中。
void ATTR ObjectMonitor::enter(TRAPS) {
Thread * const Self = THREAD ;
void * cur ;
// 省略部分代码
// 通过 CAS 操作尝试把 monitor 的_owner 字段设置为当前线程
cur = Atomic::cmpxchg_ptr (Self, &_owner, NULL) ;
if (cur == NULL) {
assert (_recursions == 0 , "invariant") ;
assert (_owner == Self, "invariant") ;
return ;
}
// 线程重入，recursions++
if (cur == Self) {
_recursions ++ ;
return ;
}
// 如果当前线程是第一次进入该 monitor, 设置_recursions 为 1,_owner 为当前线程
if (Self->is_lock_owned ((address)cur)) {
assert (_recursions == 0, "internal state error");
_recursions = 1 ;
_owner = Self ;
OwnerIsThread = 1 ;
return ;
}
for (;;) {
jt->set_suspend_equivalent();
// 如果获取锁失败，则等待锁的释放；
EnterI (THREAD) ;
if (!ExitSuspendEquivalent(jt)) break ;
_recursions = 0 ;
_succ = NULL ;
exit (false, Self) ;
jt->java_suspend_self();
}
Self->set_current_pending_monitor(NULL);
}
}
void ATTR ObjectMonitor::EnterI (TRAPS) {
Thread * Self = THREAD ;
...
// 尝试获得锁
if (TryLock (Self) > 0) {
...
return ;
}
DeferredInitialize () ;
// 自旋
if (TrySpin (Self) > 0) {
...
return ;
}
...
// 将线程封装成node节点中
ObjectWaiter node(Self) ;
Self->_ParkEvent->reset() ;
node._prev = (ObjectWaiter *) 0xBAD ;
node.TState = ObjectWaiter::TS_CXQ ;
// 将node节点插入到_cxq队列的头部，cxq是一个单向链表
ObjectWaiter * nxt ;
for (;;) {
node._next = nxt = _cxq ;
if (Atomic::cmpxchg_ptr (&node, &_cxq, nxt) == nxt) break ;
// CAS失败的话 再尝试获得锁，这样可以降低插入到_cxq队列的频率
if (TryLock (Self) > 0) {
...
return ;
}
}
// SyncFlags默认为0，如果没有其他等待的线程，则将_Responsible设置为自己
if ((SyncFlags & 16) == 0 && nxt == NULL && _EntryList == NULL) {
Atomic::cmpxchg_ptr (Self, &_Responsible, NULL) ;
}
TEVENT (Inflated enter - Contention) ;
int nWakeups = 0 ;
int RecheckInterval = 1 ;
for (;;) {
if (TryLock (Self) > 0) break ;
assert (_owner != Self, "invariant") ;
...
// park self
if (_Responsible == Self || (SyncFlags & 1)) {
// 当前线程是_Responsible时，调用的是带时间参数的park
TEVENT (Inflated enter - park TIMED) ;
Self->_ParkEvent->park ((jlong) RecheckInterval) ;
// Increase the RecheckInterval, but clamp the value.
RecheckInterval *= 8 ;
if (RecheckInterval > 1000) RecheckInterval = 1000 ;
} else {
//否则直接调用park挂起当前线程
TEVENT (Inflated enter - park UNTIMED) ;
Self->_ParkEvent->park() ;
}
if (TryLock(Self) > 0) break ;
...
if ((Knob_SpinAfterFutile & 1) && TrySpin (Self) > 0) break ;
...
// 在释放锁时，_succ会被设置为EntryList或_cxq中的一个线程
if (_succ == Self) _succ = NULL ;
// Invariant: after clearing _succ a thread *must* retry _owner before parking.
OrderAccess::fence() ;
}
// 走到这里说明已经获得锁了
assert (_owner == Self , "invariant") ;
assert (object() != NULL , "invariant") ;
// 将当前线程的node从cxq或EntryList中移除
UnlinkAfterAcquire (Self, &node) ;
if (_succ == Self) _succ = NULL ;
if (_Responsible == Self) {
_Responsible = NULL ;
OrderAccess::fence();
}
...
return ;
}
synchronized的monitor锁机制和JDK的ReentrantLock与Condition是很相似的，ReentrantLock也有一个存放等待获取锁线程的链表，Condition也有一个类似WaitSet的集合用来存放调用了await的线程
code 1 设置owner为null，即释放锁，这个时刻其他的线程能获取到锁。这里是一个非公平锁的优化；
code 2 如果当前没有等待的线程则直接返回就好了，因为不需要唤醒其他线程。或者如果说succ不为null，代表当前已经有个”醒着的”继承人线程，那当前线程不需要唤醒任何线程；
code 3 当前线程重新获得锁，因为之后要操作cxq和EntryList队列以及唤醒线程；
code 4根据QMode的不同，会执行不同的唤醒策略；
根据QMode的不同，有不同的处理方式：
只有QMode=2的时候会提前返回，等于0、3、4的时候都会继续往下执行：
1.如果EntryList的首元素非空，就取出来调用ExitEpilog方法，该方法会唤醒ObjectWaiter对象的线程，然后立即返回； 2.如果EntryList的首元素为空，就将cxq的所有元素放入到EntryList中，然后再从EntryList中取出来队首元素执行ExitEpilog方法，然后立即返回；
Contention List：所有请求锁的线程将被首先放置到该竞争队列 Entry List：Contention List中那些有资格成为候选人的线程被移到Entry List Wait Set：那些调用wait方法被阻塞的线程被放置到Wait Set OnDeck：任何时刻最多只能有一个线程正在竞争锁，该线程称为OnDeck Owner：获得锁的线程称为Owner !Owner：释放锁的线程
EntryList与ContentionList逻辑上同属等待队列，ContentionList会被线程并发访问，为了降低对ContentionList队尾的争用，而建立EntryList。Owner线程在unlock时会从ContentionList中迁移线程到EntryList，并会指定EntryList中的某个线程（一般为Head）为Ready（OnDeck）线程。Owner线程并不是把锁传递给OnDeck线程，只是把竞争锁的权利交给OnDeck，OnDeck线程需要重新竞争锁。这样做虽然牺牲了一定的公平性，但极大的提高了整体吞吐量，在Hotspot中把OnDeck的选择行为称之为“竞争切换”。 OnDeck线程获得锁后即变为owner线程，无法获得锁则会依然留在EntryList中，考虑到公平性，在EntryList中的位置不发生变化（依然在队头）。如果Owner线程被wait方法阻塞，则转移到WaitSet队列；如果在某个时刻被notify/notifyAll唤醒，则再次转移到EntryList。
Synchronized是JVM层次的锁实现，ReentrantLock是JDK层次的锁实现；
Synchronized的锁状态是无法在代码中直接判断的，但是ReentrantLock可以通过ReentrantLock#isLocked判断；
Synchronized是非公平锁，ReentrantLock是可以是公平也可以是非公平的；
Synchronized是不可以被中断的，而ReentrantLock#lockInterruptibly方法是可以被中断的；
在发生异常时Synchronized会自动释放锁（由javac编译时自动实现），而ReentrantLock需要开发者在finally块中显示释放锁；
ReentrantLock获取锁的形式有多种：如立即返回是否成功的tryLock(),以及等待指定时长的获取，更加灵活；
Synchronized在特定的情况下对于已经在等待的线程是后来的线程先获得锁（上文有说），而ReentrantLock对于已经在等待的线程一定是先来的线程先获得锁；
多个线程在不同的时间段请求同一把锁，也就是说没有锁竞争
当进行加锁操作时，Java 虚拟机会判断是否已经是重量级锁。如果不是，它会在当前线程的当前栈桢中划出一块空间，作为该锁的锁记录，并且将锁对象的标记字段复制到该锁记录中
1.遍历线程栈,找到所有obj字段等于当前锁对象的Lock Record。
2.如果Lock Record的Displaced Mark Word为null，代表这是一次重入，将obj设置为null后continue。
3.如果Lock Record的Displaced Mark Word不为null，则利用CAS指令将对象头的mark word恢复成为Displaced Mark Word。如果成功，则continue，否则膨胀为重量级锁。
假设只有一个线程获取锁
重量级、轻量级加锁解锁都有一个或多个cas操作
在JDK1.6中为了提高一个对象在一段很长的时间内都只被一个线程用做锁对象场景下的性能，引入了偏向锁，在第一次获得锁时，会有一个CAS操作，之后该线程再获取锁，只会执行几个简单的命令，而不是开销相对较大的CAS命令。
在线程进行加锁时，如果该锁对象支持偏向锁，那么 Java 虚拟机会通过 CAS 操作，将当前线程的地址记录在锁对象的标记字段之中，并且将标记字段的最后三位设置为 101。
每当有线程请求这把锁，Java 虚拟机只需判断锁对象标记字段中：最后三位是否为 101，是否包含当前线程的地址，以及 epoch 值是否和锁对象的类的 epoch 值相同。如果都满足，那么当前线程持有该偏向锁，可以直接返回。
当请求加锁的线程和锁对象标记字段保持的线程地址不匹配时（而且 epoch 值相等，如若不等，那么当前线程可以将该锁重偏向至自己），Java 虚拟机需要撤销该偏向锁。这个撤销过程非常麻烦，它要求持有偏向锁的线程到达安全点，再将偏向锁替换成轻量级锁。
因此偏向锁的解锁很简单，仅仅将栈中的最近一条lock record的obj字段设置为null。需要注意的是，偏向锁的解锁步骤中并不会修改对象头中的thread id。
先偏向锁，再膨胀成轻量最后到重量级锁
那么当Java线程运行到safepoint的时候，JVM如何让Java线程挂起呢？这是一个复杂的操作。很多文章里面说了JIT编译模式下，编译器会把很多safepoint检查的操作插入到编译器的指令中
0x01b6d627: call 0x01b2b210 ; OopMap{[60]=Oop off=460}
;*invokeinterface size
; - Client1::main@113 (line 23)
; {virtual_call}
0x01b6d62c: nop ; OopMap{[60]=Oop off=461}
;*if_icmplt
; - Client1::main@118 (line 23)
0x01b6d62d: test %eax,0x160100 ; {poll}
0x01b6d633: mov 0x50(%esp),%esi
0x01b6d637: cmp %eax,%esi
test %eax,0x160100 就是一个safepoint polling page操作。当JVM要停止所有的Java线程时会把一个特定内存页设置为不可读，那么当Java线程读到这个位置的时候就会被挂起
https://blog.51cto.com/14440216/2426781
https://juejin.im/post/5c08fa156fb9a049fb437593
https://www.jianshu.com/p/46a874d52b71
https://xiaomi-info.github.io/2020/03/24/synchronized/