15.synchronized锁升级

synchronized 锁升级是指在 Java 中使用 synchronized 关键字进行同步操作时，锁的状态从无锁、偏向锁、轻量级锁逐渐升级为重量级锁的过程。这个过程称为锁的升级。

在 Java 6 及之前的版本中，synchronized 锁只有两种状态：无锁和重量级锁。当多个线程竞争同一个锁时，会通过互斥的方式保证只有一个线程可以获得锁。这种方式在多线程竞争激烈的情况下性能较差。

为了提高竞争激烈场景下的性能，Java 6 引入了偏向锁和轻量级锁的概念。

偏向锁是指当只有一个线程访问同步块时，该线程会通过CAS操作把对象头中的标记位设置为偏向锁，并将线程ID记录在对象头中。这样，在后续的访问中，该线程可以直接获取锁，不需要再进行同步操作。这种方式减少了大部分同步操作的开销，提高了单线程访问同步块的性能。

轻量级锁是指当多个线程竞争同步块时，会使用CAS操作尝试把对象头中的标记位设置为轻量级锁，并将当前线程的锁记录在锁记录区域。如果CAS操作成功，则表示当前线程获取到了轻量级锁，可以直接执行同步操作。如果CAS操作失败，表示有多个线程竞争锁，会升级为重量级锁。

重量级锁是指当多个线程竞争同步块时，对象会被标记为重量级锁，并且竞争锁的线程会进入阻塞状态，降低了CPU的利用率。

通过引入偏向锁和轻量级锁，可以在竞争不激烈的情况下减少同步操作的开销，提高程序性能。只有在真正出现多线程竞争的情况下才会升级为重量级锁，保证了程序的正确性。

需要注意的是，锁升级过程需要消耗一定的系统资源，因此在设计多线程代码时要避免不必要的同步操作，尽量减少锁升级的频率。

相关问题

synchronized 锁升级

synchronized锁升级的过程可以总结为偏向锁 - 轻量级锁 - 重量级锁。具体的流程如下：

1. 偏向锁（Bias Locking）：在没有竞争的情况下，synchronized会使用偏向锁来提高性能。偏向锁会将锁对象的标记字段设为线程ID，表示该线程获得了锁，其他线程不需要竞争锁资源。当其他线程尝试获取锁时，会检查锁对象的标记字段，如果与当前线程ID一致，说明可以直接获得锁，否则会进入轻量级锁的升级过程。

2. 轻量级锁（Lightweight Locking）：当有其他线程竞争同一个锁对象时，偏向锁会升级为轻量级锁。轻量级锁通过CAS操作（比较并交换）来实现锁的获取和释放。当线程获取锁时，会将对象头中的锁记录指针指向线程的栈帧，表示线程获得了锁。当其他线程尝试获取锁时，会自旋一段时间，等待锁的释放。如果自旋超过一定次数，或者其他线程成功获取了锁，就会升级为重量级锁。

3. 重量级锁（Heavyweight Locking）：如果轻量级锁的升级过程中仍然无法获取到锁，就会进一步升级为重量级锁。重量级锁会将等待获取锁的线程阻塞，使其进入等待状态，直到锁被释放。

这个锁升级的过程可以通过图1和图2来进行更直观的理解和展示。

synchronized锁升级

在使用synchronized锁时，锁会根据具体情况进行升级。首先，锁会升级为偏向锁。偏向锁的本质是让锁记住请求的线程，这样在多次获取锁时可以直接使用偏向锁，避免性能开销。接下来，如果多个线程同时尝试获取锁，锁会升级为轻量级锁。在轻量级锁状态下，线程会通过自旋的方式来请求访问锁，避免线程的阻塞和唤醒操作，提高性能。最后，如果自旋的次数超过10次，或者等待锁的线程数量超过CPU的一半，锁会升级为重量级锁。重量级锁适用于执行任务较长的线程，它会使用线程的阻塞和唤醒操作来实现锁的获取和释放，保证线程的正确同步。所以，synchronized锁会根据线程的需求和情况自动进行升级，以保证锁的性能和线程的正确同步。<span class="em">1</span><span class="em">2</span><span class="em">3</span>
#### 引用[.reference_title]
- *1* *2* [30分钟彻底弄懂 synchronized 锁升级过程](https://blog.csdn.net/a1405/article/details/125997148)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_1"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"]
- *3* [synchronized锁升级过程](https://blog.csdn.net/wangliangluang/article/details/123463618)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_1"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"]
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