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一、synchronized如何保证原子性

synchronized保证原子性其实底层是通过加锁来保证的，在进入加锁代码块的时候加一个monitorenter的指令，然后针对锁对象关联的monitor累加加锁计数器，同时标识自己这个线程加了锁；

通过monitor里的加锁计数器可以实现可重入的加锁；

在出锁代码块的时候，加一个monitorexit的指令，然后递减锁计数器，如果锁计数为0，就会标志当前线程不持有锁，释放锁；

然后wait和notify关键字的实现也是依托于monitor实现的，在线程执行wait之后，自己会加入一个waitset中等待唤醒获取锁，notifyall操作会从monitor的waitset中唤醒所有的线程，让他们竞争获取锁；

• Header(对象头)

1、自身运行时的数据(Mark Word)

(根据系统虚拟机大小不同其大小不同,32位虚拟机数据大小为32位，64位系统虚拟机数据大小为64位)

存储内容:

哈希值(hashCode()方法是native)

GC分代年龄(为分代收集算法所服务 分代好处:针对各个年龄代特点，选择适当的垃圾收集算法。)

锁状态标志，标识是否加锁，加锁了几次；

在Mark Word里就有一个指针，是指向了这个对象实例关联的monitor的地址，这个monitor是c++实现的，不是java实现的。这个monitor实际上是c++实现的一个ObjectMonitor对象，里面包含了一个_owner指针，指向了持有锁的线程。

ObjectMonitor里还有一个entrylist，想要加锁的线程全部先进入这个entrylist等待获取机会尝试加锁，实际有机会加锁的线程，就会设置_owner指针指向自己，然后对_count计数器累加1次；

偏向线程ID

偏向时间戳

2、类型指针(Class Metadata Address)

对象指向类的元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定对象是哪一个类的实例，并不是所有jvm实现都必须在对象数据上保留类型指针

3、作为普通对象的对象头结构只有以上两种，但如果对象是一个数组，则对象头中还包含记录数组长度的数据

synchronized如何保证可见性

Load屏障的作用是执行refresh处理器缓存的操作，说白了就是对别的处理器更新过的变量，从其他处理器的高速缓存（或者主内存）加载数据到自己的高速缓存来，确保自己看到的是最新的数据。

Store屏障的作用是执行flush处理器缓存的操作，说白了就是把自己当前处理器更新的变量的值，都刷新到高速缓存（或者主内存）里去

在monitorexit指令之后，会有一个Store屏障，让线程把自己在同步代码块里修改的变量的值都执行flush处理器缓存的操作，刷到高速缓存（或者主内存）里去；然后在monitorenter指令之后会加一个Load屏障，执行refresh处理器缓存的操作，把别的处理器修改过的最新值加载到自己高速缓存里来；

总结：通过Load屏障和Store屏障，就可以让synchronized保证可见性。

synchronized如何保证有序性

在monitorenter指令之后，Load屏障之后，会加一个Acquire屏障，这个屏障的作用是禁止读操作和读写操作之间发生指令重排序。在monitorexit指令之前，会加一个Release屏障，这个屏障的作用是禁止写操作和读写操作之间发生重排序。

所以说，通过 Acquire屏障和Release屏障，就可以让synchronzied保证有序性，只有synchronized内部的指令可以重排序，但是绝对不会跟外部的指令发生重排序。

总结

1. 原子性：加锁和释放锁，ObjectMonitor；
2. 可见性：加了Load屏障和Store屏障，释放锁flush数据，加锁会refresh数据；
3. 有序性：Acquire屏障和Release屏障，保证同步代码块内部的指令可以重排，但是同步代码块内部的指令和外面的指令是不能重排的；