如何理解synchronized锁升级

在Java中，synchronized 关键字是实现线程同步的一种方式，它涉及到锁的升级和释放的过程。理解synchronized 锁的升级可以分为三个阶段：无锁状态、偏向锁状态和轻量级锁状态。

1. 无锁状态：

   • 当对象被创建时，默认处于无锁状态。
   • 多个线程可以同时访问对象的方法，不会进行同步操作，因此不存在锁竞争。

2. 偏向锁状态：

   • 当某个线程第一次访问一个synchronized 方法或代码块时，Java 虚拟机会在对象头中的标记字段中记录当前线程的标识符。
   • 如果以后没有其他线程来竞争锁，则该线程可以在进入和退出同步块时，不需要进行CAS操作来加锁和解锁，从而节省了操作时间。

3. 轻量级锁状态：

   • 当存在多个线程访问同步块时，偏向锁会升级为轻量级锁。
   • Java 虚拟机通过CAS操作尝试获取锁，如果成功则将对象头中的标记字段改为指向锁记录的指针，此时其他线程访问同步块时会进行自旋等待。
   • 如果自旋等待成功，线程就可以进入同步块，如果自旋等待失败，表示存在竞争，轻量级锁会膨胀为重量级锁。

4. 重量级锁状态：

   • 如果自旋等待不成功，轻量级锁就会膨胀为重量级锁。
   • 这时候锁的状态会被升级为重量级锁，重量级锁是通过操作系统的互斥量实现的，会导致线程进入阻塞状态，性能较差。

synchronized 锁在运行时会根据竞争的情况逐步升级锁的状态，从无锁到偏向锁再到轻量级锁，最后才是重量级锁。这种锁升级的过程是为了在保证数据安全的前提下，尽量减少锁带来的性能开销。