目錄

一、如何形容 synchronized 鎖

二、鎖升級

2.1 偏向鎖

2.2 輕量級鎖

2.3 重量級鎖

三、鎖消除

四、鎖粗化

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一、如何形容 synchronized 鎖

synchronized 鎖是一個內部優化非常好的鎖，大部分情況下這個鎖都是適用的。

在初始階段 synchronized 是一個樂觀鎖、輕量級鎖、自旋鎖，隨著鎖沖突變得更激烈，synchronized 會轉換為悲觀鎖、重量級鎖、掛起等待鎖。

與此同時，synchronized 還是一個可重入鎖、非公平鎖、非讀寫鎖。

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二、鎖升級

synchronized 的加鎖過程
無鎖	偏向鎖	輕量級鎖	重量級鎖
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JVM 將 synchronized 鎖分為 以上四個階段，會根據實際情況，對鎖進行升級。應該注意的是，目前所只能升級，不能降級。

2.1 偏向鎖

階段描述：

當鎖第一次被一個線程獲取時，優先進入偏向鎖狀態。

偏向鎖并非真的“加鎖”，而是在對象頭中做一個“偏向鎖標記”，記錄該鎖屬于哪個線程。

如果后續沒有其他線程競爭該鎖，那么該鎖不會有后續升級操作，減少了加鎖帶來的系統開銷。

如果后續有其他線程競爭該鎖，那么鎖會真正的加鎖，升級為輕量級鎖。由于之前已經記錄了該鎖屬于哪個線程，所以此時鎖也是被記錄的線程獲取的。

這種升級操作實際上屬于延遲加鎖，不必要不加鎖，減少了加鎖的系統開銷，提高了運行效率。

2.2 輕量級鎖

階段描述：

隨著鎖競爭的開始，鎖將進入輕量級鎖的狀態，在初始狀態是通過自旋鎖實現的。

自旋鎖是循環不斷地讓線程嘗試獲取鎖。優點在于當鎖被釋放，其他線程可以第一時間獲取到鎖。

而自旋鎖的缺點也在于會一直占用CPU資源。synchronized 對此也進行了優化，當自旋達到一定的時間或次數時，就不再自旋了，將轉換為掛起等待。

同時，synchronized 內部也會統計當前鎖對象有多少線程在競爭，如果鎖競爭更加激烈，synchronized 就會從輕量級鎖升級為重量級鎖。

2.3 重量級鎖

階段描述：

重量級鎖是指使用內核提供的 mutex 鎖。

mutex 鎖執行加鎖操作時，會先進入內核態，在內核態判定當前鎖是否已經被占用。

如果該鎖沒有被占用，則加鎖成功，并切換回用戶態。

如果該鎖已經被占用，則加鎖失敗，線程阻塞等待，直到下一次喚醒。

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三、鎖消除

什么是鎖消除？

鎖消除是?synchronized 鎖的一種較保守的優化策略，通過編譯器和JVM判斷鎖是否可以消除。

這里的鎖消除只會處理一些直接可以判斷，完全不涉及線程安全問題的鎖，比如在單線程環境下使用 StringBuffer 類中的方法。

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四、鎖粗化

什么是鎖粗化？

這里有一個鎖的粒度的概念，可以這么認為：在鎖對象代碼塊中的代碼越少則認為鎖的粒度越細，反之則是越粗。

實際開發中，使用細粒度的鎖，往往是為了鎖可以被其他線程及時獲取。但有時，可能很長一段時間都沒用其他線程來競爭這個鎖。

因此，如果一段邏輯中出現多次加鎖解鎖，根據編譯器和JVM的判斷會自動對鎖進行粗化。

鎖粗化是指將多個細粒度的鎖合并為一個粗粒度的鎖，可以在特定場景下提高程序的執行效率，減小系統開銷。

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閱讀指針 -> 《CAS編程及相關類》

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