Java synchronized锁膨胀过程示例与剖析

本文档深入探讨了Java中的synchronized锁原理，特别是在对象头中锁的膨胀过程。首先，通过三个案例来逐步揭示这个过程。 案例1（无锁，不可偏向状态）： 在这个示例中，我们创建了一个名为`Demo1`的类，其中包含一个`synchronized`方法。在初始化新对象`Aa`时，根据OpenJDK JOL工具（Java Object Layout）的分析，结果显示标记位（mark_word）的最后三位是001，表明此时没有锁持有者，对象处于无锁状态，且不支持偏向。这意味着在没有线程持有锁的情况下，对象不会偏向于某个特定线程，提高了并发性能。 案例2（HashCode的存储位置变化）： 当对对象进行hashCode计算时，由于锁的存在，标记位的前25位被置为0，以便为后续的hashcode存储预留空间。这表明，即使在没有锁的情况下，对象的hashcode计算也会触发这一变化，导致标记位的结构发生变化。这样设计可以确保在后续的同步操作中，即使有线程获取锁，也不会影响hashCode的计算。 案例3（无锁，可偏向状态）： 在案例3中，我们故意让主线程睡眠5秒，确保在创建对象`Aa`后，主线程没有立即访问。这使得其他线程有机会尝试偏向。尽管主线程晚些时候访问，但因为之前没有线程持有锁，所以仍会处于无锁状态。如果另一个线程尝试偏向，这时会将锁指向主线程，形成可偏向锁状态。 总结与流程图： 文章通过这三个案例展示了synchronized锁在对象头中如何从无锁状态逐渐膨胀为可偏向或完全锁定的过程。无锁状态下，标记位只用于表示锁的状态，而当对象的hashcode计算或线程试图偏向时，会改变标记位的结构以适应同步机制。整个膨胀过程可以用一张流程图来形象地描绘，包括无锁、不可偏向、可偏向和锁定等阶段。 理解这些细节对于掌握Java并发控制的关键特性至关重要，可以帮助开发者优化代码性能，避免死锁和资源争抢等问题。通过实例分析，读者能更直观地领悟到synchronized锁在多线程环境下的工作原理。