Java核心技术：synchronized的底层实现与锁升级

"Java核心技术36讲第16讲深入解析synchronized的底层实现机制，包括锁的升级和降级策略。" 在Java编程中，synchronized关键字是用于实现线程同步的重要工具，确保在多线程环境下对共享资源的访问是安全的。在Java 6及后续版本中，JVM针对synchronized进行了优化，引入了多种锁实现，包括偏斜锁、轻量级锁和重量级锁，以适应不同竞争状况下的性能需求。 偏斜锁是一种优化策略，假设大部分对象会被一个线程长期持有。在没有竞争时，JVM会在对象头的Mark Word字段中存储线程ID，表示该对象被当前线程所偏斜持有，避免了锁的建立和销毁的开销。如果另一个线程尝试获取已被偏斜的锁，那么偏斜锁就会被撤销，转而升级为轻量级锁。 轻量级锁是介于偏斜锁和重量级锁之间的一种状态，同样使用CAS操作。当线程尝试获取已被其他线程持有的轻量级锁时，如果锁状态为空，会尝试使用CAS操作替换Mark Word，将锁标记为已锁定并关联当前线程。如果CAS失败，说明有其他线程也在尝试获取这把锁，此时轻量级锁膨胀为重量级锁。 重量级锁依赖于操作系统提供的互斥锁，即临界区，涉及到线程上下文的切换，性能相对较低。当锁竞争激烈，轻量级锁升级为重量级锁时，会将Mark Word替换为指向 Monitor 对象的指针，使得其他线程等待在 Monitor 对象的队列中，直到持有锁的线程释放锁。 锁的降级是指在某些特定情况下，比如持有重量级锁的线程执行完同步代码块后，可以将锁状态恢复为轻量级锁或偏斜锁，以便后续的无竞争情况继续享受优化带来的性能提升。但这并不是一个普遍的过程，而是根据JVM的优化策略和具体实现来决定的。 理解synchronized的底层实现对于优化并发程序至关重要，因为不同的锁状态转换会影响到程序的性能。在设计并发程序时，开发者需要根据实际的并发场景选择合适的同步机制，以达到最佳的性能和可伸缩性。通过掌握这些知识点，你可以更好地理解和调试那些涉及synchronized的复杂并发问题。