synchronized锁升级

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默语是谁？

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我的博客内容涵盖广泛，主要分享技术教程、Bug解决方案、开发工具使用、前沿科技资讯、产品评测与使用体验。我特别关注云服务产品评测、AI 产品对比、开发板性能测试以及技术报告，同时也会提供产品优缺点分析、横向对比，并分享技术沙龙与行业大会的参会体验。我的目标是为读者提供有深度、有实用价值的技术洞察与分析。

你对 synchronized 锁机制 和其优化技术的总结非常详细，涵盖了锁的不同状态和实现细节。我将对你的内容稍作整理，以更清晰地展示各个核心点，并补充一些容易混淆的地方。

synchronized 锁的基本用法

synchronized 是 Java 提供的一种内置锁机制，用于线程同步。其主要用法分为三种类型：

锁对象的影响

• 实例对象锁：如果锁定的是对象实例，其他线程通过不同实例访问同一代码块时不会同步。
• 类对象锁：如果锁定的是类对象，那么无论是通过类还是实例，访问锁定代码块都会同步。

synchronized 的执行机制

• 代码块：通过 monitorenter 和 monitorexit 指令实现。
• 方法：通过 ACC_SYNCHRONIZED 修饰符标识同步。

锁的优化：从无锁到重量级锁

Java 在 JDK 6 之后通过 偏向锁、轻量级锁 和 重量级锁 提高了锁的性能。这些优化基于对象头中的 MarkWord 字段实现。

对象头结构

• 在 32 位虚拟机中，MarkWord 包括：
  • 哈希码（25 位）
  • 分代年龄（4 位）
  • 锁标志（2 位）
  • 偏向标志（1 位）

无锁状态

• 初始状态，未被任何线程持有。
• 标志位：
  • 偏向锁标志：0
  • 锁标志：01

偏向锁

• 特点：偏向锁旨在优化单线程情况下的锁获取开销，避免CAS操作。
• 获取过程：
  1. 检查锁标志为 01 且偏向锁标志为 0。
  2. 如果满足条件，当前线程的 ID 写入 MarkWord。
  3. 设置偏向锁标志为 1。
• 重入：同一线程再次进入时，直接通过检查 MarkWord 中的线程 ID 确认，无需任何额外操作。
• 撤销：当另一线程尝试获取锁但发现其已偏向其他线程时，撤销偏向锁。

偏向锁的升级

• 如果锁竞争发生，偏向锁可能升级为轻量级锁。

轻量级锁

• 特点：通过自旋等待来实现，适合短时间内无大量竞争的场景。
• 获取过程：
  1. 持有偏向锁的线程保存 MarkWord 到线程的锁记录（Lock Record）。
  2. 设置 MarkWord 指向线程的锁记录。
  3. 标志位为 00。
• 撤销：轻量级锁会在使用后主动撤销，将 MarkWord 恢复原值。
• 升级：若自旋超出限定次数或有大量线程竞争，升级为重量级锁。

重量级锁

• 特点：通过 ObjectMonitor 实现，阻塞线程等待锁释放。
• 获取过程：
  • 修改标志位为 10。
  • 将等待的线程从自旋状态变为阻塞状态。
• 劣势：重量级锁会引入线程切换和上下文切换开销，因此性能较低。

synchronized 与 Lock 的区别

总结与适用场景

• 偏向锁适合 无锁竞争的场景。
• 轻量级锁适合 低竞争、短时间持有锁的场景。
• 重量级锁适合 高竞争、长时间持有锁的场景。

这些优化使得 synchronized 的性能大大提升，在大多数场景下可以替代 Lock 使用。而在需要精确控制锁行为时，可以使用 Lock 接口。

希望这份整理对你有帮助！😊