Java面试：Synchronized锁升级原理与偏向锁、轻量级锁解析

"Java面试中关于锁机制的详细解释，包括偏向锁、轻量级锁的引入原因和升级流程" 在Java并发编程中，Synchronized关键字是实现线程同步的重要手段，但早期版本（JDK 1.5之前）的Synchronized使用的是重量级锁，即依赖操作系统Mutex Lock实现，这在多线程竞争激烈的情况下会导致性能下降，因为每次加锁解锁都需要进行用户态到内核态的切换，消耗较大。 为了解决这一问题，从JDK 1.6开始，Java引入了锁升级的机制，主要包括偏向锁和轻量级锁，旨在提高锁的效率，同时保持线程安全。以下是这两种锁以及其升级流程的详细说明： 1. **偏向锁**：当一个线程首次进入同步代码块时，如果该锁尚未被锁定，偏向锁会将锁标志位设置为当前线程的ID，后续该线程再次进入时，无需进行线程同步，直接执行，提高了执行效率。如果其他线程尝试进入，发现锁已偏向其他线程，则撤销偏向锁，升级到轻量级锁。 2. **轻量级锁**：当多个线程同时尝试获得偏向锁时，会将偏向锁升级为轻量级锁。轻量级锁主要基于CAS（Compare and Swap）操作实现，不会导致线程状态的改变，而是让线程在用户态自旋，尝试获取锁。如果自旋成功，线程继续执行；若自旋一定次数后仍无法获取锁，或者存在其他线程也进入自旋状态，轻量级锁就会升级为重量级锁。 3. **重量级锁**：当轻量级锁也无法满足需求时，锁将升级为重量级锁，此时会阻塞其他线程，等待操作系统分配CPU资源，这就涉及到了用户态到内核态的切换，性能开销较大。 锁升级的过程是从无锁状态 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁，这种升级是自适应的，也就是说系统会根据实际情况自动选择最合适的锁类型。这种设计使得在大部分情况下，只有少量线程竞争锁时，可以降低锁的开销，从而提升程序性能。 在面试中，理解并能够清晰解释这些概念对于展示对并发编程深入的理解是非常重要的。对于Java开发者来说，掌握Synchronized的锁优化机制，不仅有助于编写更高效的并发代码，也是面试中的加分项。