大白话讲解 synchronized 锁升级套路

synchronized 锁是啥？锁其实就是一个对象，随便哪一个都可以，Java 中所有的对象都是锁，换句话说，Java 中所有对象都可以成为锁。这次我们主要聊的是 synchronized 锁升级的套路。

synchronized会经历四个阶段：无锁状态、偏向锁、轻量级锁、重量级锁 依次从耗费资源最少，性能最高，到耗费资源多，性能最差。

锁原理

先看看这些状态的锁为什么称之为锁，他们的互斥原理是啥。

偏向锁

当一个线程到达同步代码块，尝试获取锁对象的时候，会查看对象头中的MarkWord里的线程 ID，如果这里没有 ID 则将自己的保存进去，拿到锁。若是有，则查看是否是当前线程，如果不是，就 CAS 尝试改，如果是，就已经拿到了锁资源。

这里详细说说 CAS 尝试修改的逻辑：它会检查持有偏向锁的线程状态。首先遍历当前 JVM 的所有存活的线程，如果能找到偏向的线程，则说明偏向的线程还存活，此时会检查线程是否在执行同步代码块中的代码，如果是，则升级为轻量级锁，去继续进行 CAS 竞争锁。所以加了偏向锁之后，同时只有一个线程可以拿到锁执行同步代码块中的代码。

轻量级锁

查看对象头中的MarkWord里的Lock Record指针指向的是否是当前线程的虚拟机栈，如果是，拿锁执行业务，如果不是则进行 CAS，尝试修改，若是修改几次都没有成功，再升级到重量级锁。

重量级锁

查看对象头中的MarkWord里的指向的ObjectMonitor，查看 owner 是否是当前线程，如果不是，扔到ObjectMonitor里的EntryList中排队，并挂起线程，等待被唤醒。

锁升级

无锁

一般情况下，新 new 出来的一个对象，暂时就是无锁状态。因为偏向锁默认是有延迟的，在启动 JVM 的前 4s 中，不存在偏向锁，但是如果关闭了偏向锁延迟的设置，new 出来的对象，就会添加一个匿名偏向锁。也就是说这个对象想找一个线程去增加偏向锁，但是没有找到，称之为匿名偏向。存储的线程 ID 为一堆 0000，也没有任何地址信息。

我们可以通过以下配置关闭偏向锁延迟：

//关闭偏向锁延迟的指令-XX:BiasedLockingStartuoDelay=0

偏向锁

当某一个线程来获取这个锁资源时，此时会成功获取到，就会变为偏向锁，偏向锁存储线程的 ID。

当偏向锁升级时，会触发偏向锁撤销，偏向锁撤销需要等到一个安全点，比如 GC 的时候，偏向锁撤销的成本太高，所以默认开始时，会做偏向锁延迟。若是直接有多个线程竞争，会跳过偏向锁，直接变为轻量级锁。

细说一下偏向锁撤销的过程，成本为啥高呢？当一个线程拿到偏向锁之后，会把锁的对象头的Mark Work中的线程 id 指向自己，当又有一个线程来了进行争抢导致锁升级的的时候，会暂停之前拿到偏向锁的线程，然后清空 Mark Work 中的线程 id，增加一个轻量级锁，然后再恢复暂停的线程继续执行。这也是为什么等到安全点再执行锁升级的原因，因为要暂停线程。

常见的安全点：

• 执行 GC 的时候

• 方法返回之前

• 调用某个方法之后

• 抛出异常的位置

• 一个循环的末尾

轻量级锁

当在出现了多个线程的竞争，就会升级为轻量级锁，轻量级锁的效果就是基于 CAS 尝试获取锁资源，这里会用到自适应自旋锁，根据上次 CAS 成功与否，耗费的时间，决定这次自旋多少次。

轻量级锁适用于竞争不是很激烈的场景，一个线程拿到锁，执行同步代码块，很快就处理完了。再来一个线程尝试一两次也拿到了锁，再去执行，不会让一个线程等待很久。

重量级锁

如果到了重量级锁，那就没啥说的了，如果有线程持有锁，其他想拿锁的就挂起,等待锁释放后被依次唤醒。

锁粗化 &锁消除

锁粗化/锁膨胀

锁膨胀是编译 Java 文件的时候，JIT 帮我们做的优化，它会减少锁的获取和释放次数。比如：

while(){   synchronized(){      // 多次的获取和释放，成本太高，会被优化为下面这种   }}synchronized(){   while(){       //  拿到锁后执行循环，只加锁和释放一次   }}

锁消除

锁消除则是在一个加锁的同步代码块中，没有任何共享资源，也不存在锁竞争的情况，JIT 编译时，就直接将锁的指令优化掉。 比如：

synchronized(){   int a = 1;   a++;   //操作局部变量的逻辑}

作者：奔跑的毛球

链接：https://juejin.cn/post/7221481997569884218

来源：稀土掘金