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。