1、实现原理
1.1实现原理：
Java锁的实现（包括synchronized和wait/notify）是使用监视器锁（monitor）实现的，编译后的字节码是monitorenter和monitorexit指令，有monitorenter，就必有monitorexit。
1.2monitorenter：
每一个对象上都有一个monitor，当某一线程战友montior时，就处于锁定状态，获取锁的过程：
1）如果monitor进入数为0，则该线程进入monitor，然后进入数这只为1，线程又有该monitor
2）如果该线程已经占有monitor，则该线程重新进入monitor，进入数+1,。
3）如果其他线程占有该monitor，则该线程处于阻塞状态，直到monitor进入数为0，再尝试获取monitor所有权。
1.3monitorexit
执行monintorexit必须是monitor线程的拥有者，执行指令时，monitor进入数为1，若减1后进入数为0，则线程退出monitor，其他被这个monitor阻塞的线程可以尝试获取monitor的所有权。
2、线程状态及转化：
monitor由ObjectMonitor实现，其主要数据结构如下
有两个队列，_EntryList和WaitSet，用来保证ObjectWait对象列表（每个等待锁的线程都会封装成ObjectWait）。_owner字段指向拥有ObjectMonitor的线程。
1）当多个线程同时访问互斥区的时候，首先进入EntryList，等待锁处于阻塞状态。
2）线程获取monitor后，进入_owner区域，并把ObjectMonitor的_owner字段修改为当前线程，同时monitor计数+1
3）若线程获得锁之后调用wait方法，则该线程释放monitor，owner变量变为null。同时，该线程进入_waitSet队列，线程处于wait状态
4）若当前线程执行完毕，释放monitor，并所有值复位。
2、使用方法：
1）保证同一时刻只有一个线程进入临界区
2）保证共享变量修改可见性
3）有效解决重排序问题
3、锁优化：
锁的状态有，无锁-》偏向锁-》轻量级锁-》重量级锁，锁可以随着竞争升级，但是不可以降级。
3.1 要讲锁优化，就要首先了解一下java里面对象头的数据结构，对象头有两部分
第一部分：
第二部分：方法区对象类型的数据指针（主要存储对象类型）
3.2重量级锁:
monitor监视器锁本质就是操作系统Mutex Lock互斥量的实现。称之为重量级锁的原因在于OS实现加锁和解锁都需要系统调用，系统调用需要从用户态到系统态的千幻，成本较高（自己理解，与原文不一样）。重量级锁的实现见1.1。
3.3轻量级锁：
轻量级锁是相对于重量级锁而言，在没有多线程竞争的条件下，轻量级锁减少OS使用互斥量带来的性能的消耗。
优化依据：对于大部分线程，在整个同步周期，不会有竞争。如果没有竞争，轻量级锁就可以通过CAS操作避免使用互斥量。
3.4偏向锁：
轻向锁是线程无竞争条件下，使用CAS操作消除互斥量。偏向锁是无线程竞争条件下，直接消除同步（加锁和解锁）。
优化依据：对于大部分线程，在整个同步周期，不会有竞争，并且总有同一个线程获取该锁，偏向锁会偏向第一个持有他的线程，持有偏向锁的线程，进入互斥区不需要进行同步。
3.5锁的比较：
3.6 其他优化：
1）自旋锁：
互斥同步时，挂起和恢复线程都需要切换到内核态完成，这对性能并发带来了不少的压力。同时在许多应用上，共享数据的锁定状态只会持续很短的一段时间，为了这段较短的时间而去挂起和恢复线程并不值得。那么如果有多个线程同时并行执行，可以让后面请求锁的线程通过自旋（CPU忙循环执行空指令）的方式稍等一会儿，看看持有锁的线程是否会很快的释放锁，这样就不需要放弃CPU的执行时间适应性自旋
在轻量级锁获取过程中，线程执行 CAS 操作失败时，需要通过自旋来获取重量级锁。如果锁被占的时间比较短，那么自旋等待的效果就会比较好，而如果锁占用的时间很长，自旋的线程则会白白浪费 CPU 资源。解决这个问题的最简答的办法就是：指定自旋的次数，如果在限定次数内还没获取到锁（例如10次），就按传统的方式挂起线程进入阻塞状态。JDK1.6 之后引入了自适应性自旋的方式，如果在同一锁对象上，一线程自旋等待刚刚成功获得锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么JVM 会认为这次自旋也有可能再次成功获得锁，进而允许自旋等待相对更长的时间（例如100次）另一方面，如果某个锁自旋很少成功获得，那么以后要获得这个锁时将省略自旋过程，以避免浪费 CPU。
2）锁消除：
锁消除就是编译器运行时，对一些被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。如果判断一
段代码中，堆上的数据不会逃逸出去从而被其他线程访问到，则可以把他们当做栈上的数据对待，认为它们是线程私有的，不必要加锁
3）锁粗化：
锁粗化就是JVM检测到一串零碎的操作都对同一个对象加锁，则会把加锁同步的范围粗化到整
个操作序列的外部。以上述 concatString() 方法为例，内部的 StringBuffer.append() 每次都会加锁，将会锁粗化，在第一次 append() 前至 最后一个 append() 后只需要加一次锁就可以了。
摘自：https://www.toutiao.com/a6543028109912834573/