synchronized锁升级
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🪁 吾期望此文有资助于尔，即使粗浅难及深广，亦备添少许微薄之助。苟未尽善尽美，敬请批评指正，以资改进。！💻⌨
默语是谁？
大家好，我是 默语，别名默语博主，擅长的技术领域包括Java、运维和人工智能。我的技术背景扎实，涵盖了从后端开发到前端框架的各个方面，特别是在Java 性能优化、多线程编程、算法优化等领域有深厚造诣。
目前，我活跃在CSDN、掘金、阿里云和 51CTO等平台，全网拥有超过10万的粉丝，总阅读量超过1400 万。统一 IP 名称为 默语 或者 默语博主。我是 CSDN 博客专家、阿里云专家博主和掘金博客专家，曾获博客专家、优秀社区主理人等多项荣誉，并在 2023 年度博客之星评选中名列前 50。我还是 Java 高级工程师、自媒体博主，北京城市开发者社区的主理人，拥有丰富的项目开发经验和产品设计能力。希望通过我的分享，帮助大家更好地了解和使用各类技术产品，在不断的学习过程中，可以帮助到更多的人，结交更多的朋友.
我的博客内容涵盖广泛，主要分享技术教程、Bug解决方案、开发工具使用、前沿科技资讯、产品评测与使用体验。我特别关注云服务产品评测、AI 产品对比、开发板性能测试以及技术报告，同时也会提供产品优缺点分析、横向对比，并分享技术沙龙与行业大会的参会体验。我的目标是为读者提供有深度、有实用价值的技术洞察与分析。
你对 synchronized 锁机制 和其优化技术的总结非常详细，涵盖了锁的不同状态和实现细节。我将对你的内容稍作整理，以更清晰地展示各个核心点，并补充一些容易混淆的地方。
synchronized 锁的基本用法
synchronized 是 Java 提供的一种内置锁机制，用于线程同步。其主要用法分为三种类型：
| 分类 | 具体分类 | 锁对象 | 格式 |
|---|---|---|---|
| 方法 | 普通方法 | 实例对象 | public synchronized void method() |
| 静态方法 | 类对象 | public static synchronized void method() |
|
| 代码块 | 实例对象代码块 | 实例对象 | synchronized(this){} |
| Class对象 | 类对象 | synchronized(CLazz.class){} |
|
| 任意Object实例 | 任意实例对象 | synchronized(lockObject){} |
锁对象的影响
- 实例对象锁：如果锁定的是对象实例，其他线程通过不同实例访问同一代码块时不会同步。
- 类对象锁：如果锁定的是类对象，那么无论是通过类还是实例，访问锁定代码块都会同步。
synchronized 的执行机制
- 代码块：通过
monitorenter和monitorexit指令实现。 - 方法：通过
ACC_SYNCHRONIZED修饰符标识同步。
锁的优化：从无锁到重量级锁
Java 在 JDK 6 之后通过 偏向锁、轻量级锁 和 重量级锁 提高了锁的性能。这些优化基于对象头中的 MarkWord 字段实现。
对象头结构
- 在 32 位虚拟机中，
MarkWord包括：- 哈希码（25 位）
- 分代年龄（4 位）
- 锁标志（2 位）
- 偏向标志（1 位）
无锁状态
- 初始状态，未被任何线程持有。
- 标志位：
- 偏向锁标志：
0 - 锁标志：
01
- 偏向锁标志：
偏向锁
- 特点：偏向锁旨在优化单线程情况下的锁获取开销，避免CAS操作。
- 获取过程：
- 检查锁标志为
01且偏向锁标志为0。 - 如果满足条件，当前线程的 ID 写入
MarkWord。 - 设置偏向锁标志为
1。
- 检查锁标志为
- 重入：同一线程再次进入时，直接通过检查
MarkWord中的线程 ID 确认，无需任何额外操作。 - 撤销：当另一线程尝试获取锁但发现其已偏向其他线程时，撤销偏向锁。
偏向锁的升级
- 如果锁竞争发生，偏向锁可能升级为轻量级锁。
轻量级锁
- 特点：通过自旋等待来实现，适合短时间内无大量竞争的场景。
- 获取过程：
- 持有偏向锁的线程保存
MarkWord到线程的锁记录（Lock Record）。 - 设置
MarkWord指向线程的锁记录。 - 标志位为
00。
- 持有偏向锁的线程保存
- 撤销：轻量级锁会在使用后主动撤销，将
MarkWord恢复原值。 - 升级：若自旋超出限定次数或有大量线程竞争，升级为重量级锁。
重量级锁
- 特点：通过
ObjectMonitor实现，阻塞线程等待锁释放。 - 获取过程：
- 修改标志位为
10。 - 将等待的线程从自旋状态变为阻塞状态。
- 修改标志位为
- 劣势：重量级锁会引入线程切换和上下文切换开销，因此性能较低。
synchronized 与 Lock 的区别
| 特性 | synchronized |
Lock |
|---|---|---|
| 实现 | JVM 层面实现 | Java 代码实现 |
| 异常处理 | 异常时自动释放锁 | 必须在 finally 块手动释放 |
| 响应中断 | 不支持 | 支持 |
| 锁状态获取 | 无法判断 | 可以判断是否成功获取锁 |
| 读写效率 | 不支持读写锁分离 | 支持，提高读操作效率 |
总结与适用场景
- 偏向锁适合 无锁竞争的场景。
- 轻量级锁适合 低竞争、短时间持有锁的场景。
- 重量级锁适合 高竞争、长时间持有锁的场景。
这些优化使得 synchronized 的性能大大提升，在大多数场景下可以替代 Lock 使用。而在需要精确控制锁行为时，可以使用 Lock 接口。
希望这份整理对你有帮助！😊
🪁🍁 希望本文能够给您带来一定的帮助🌸文章粗浅，敬请批评指正！🍁🐥
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