Java对象头与Monitor

synchronized的锁对象存储在Java对象头里。在jvm的对象头里，主要是由Mark Word以及Class Metadata Address组成。
Class Metadata Address是类型指针指向对象的类元数据。JVM通过这个指针确定该对象在哪个类的实例。
Mark Word存储对象的HashCode、分代年龄、锁标记位等信息。随着对象锁的不同，具体存储的内容并不相同。具体见下表：

图暂略

当synchronized进入到重量级锁的时候，此时指针将会指向monitor对象（监视器锁）的起始地址。
在Java虚拟机（HotSpot）中，monitor是由ObjectMonitor实现的。数据结构如下：

ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;//markOop对象头
    _count        = 0;
    _waiters      = 0,//等待线程数
    _recursions   = 0;//重入次数
    _object       = NULL;//监视器锁寄生的对象。锁不是平白出现的，而是寄托存储于对象中。
    _owner        = NULL;//指向获得ObjectMonitor对象的线程或基础锁
    _WaitSet      = NULL;//处于wait状态的线程，会被加入到wait set；
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ;//处于等待锁block状态的线程，会被加入到entry set；
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;// _owner is (Thread *) vs SP/BasicLock
    _previous_owner_tid = 0;// 监视器前一个拥有者线程的ID
  }

结合上述的数据结构以及示意图，我们可以了解到线程状态以及状态转换。

（1）_EntryList：当多个线程访问同一段同步代码，进入_EntryList集合；
（2）线程彼此竞争对象的monitor后进入_Owner区域，owner变量设置为当前线程，同时计数器count+1;
（3）线程如果调用wait()，此时释放当前持有的monitor，owner变量恢复为null.同时该线程进入WaitSet集合中等待被唤醒。
（4）线程执行完毕，则释放monitor并复位变量的值，以便其他线程进入获取monitor.

synchronized代码块

同步语句块的实现是monitorenter指令和monitorexit指令。
线程会去获取对象锁（objectref）所对应的monitor的持有权，此时计数器本身如果为0，则获取到monitor，同时将计数器设置为1。这里如果是同一个线程，那么对于可重入锁来说，计数器会加1进行累计。如果其他线程想要去获取该锁，则此时会被阻塞，直到当前线程被执行完，此时monitorexit指令被执行。

synchronized方法

方法级的同步不同于代码块，对于方法级的同步，JVM在方法表结构中会有个标识，ACC_SYNCHRONIZED访问标志区来分一个方法是否同步方法。
如果被设置了，则执行线程则现持有monitor，然后执行方法，最后方法完成，则释放monitor。
如果遇到异常，则同步方法所持有的monitor将在异常抛到同步方法外自动释放。