java synchronized 锁升级

向右看齐 2022-12-27 12:43 202阅读 0赞

### synchronized的四种状态： ###

**无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态（级别从低到高）**

注：锁只会升级，不会降级

### **锁升级：** ###

**1、偏向锁：**

当线程1访问代码块并获取锁对象时，会在java对象头和栈帧中记录偏向的锁的threadID，因为偏向锁不会主动释放锁，因此以后线程1再次获取锁的时候，需要比较当前线程的threadID和Java对象头中的threadID是否一致，如果一致（还是线程1获取锁对象），则无需使用CAS来加锁、解锁；如果不一致（其他线程，如线程2要竞争锁对象，而偏向锁不会主动释放因此还是存储的线程1的threadID），那么需要查看Java对象头中记录的线程1是否存活，如果没有存活，那么锁对象被重置为无锁状态，其它线程（线程2）可以竞争将其设置为偏向锁；如果存活，那么立刻查找该线程（线程1）的栈帧信息，如果还是需要继续持有这个锁对象，那么暂停当前线程1，撤销偏向锁，升级为轻量级锁，如果线程1 不再使用该锁对象，那么将锁对象状态设为无锁状态，重新偏向新的线程。

**2、轻量级锁：**

线程1获取轻量级锁时会先把锁对象的对象头MarkWord复制一份到线程1的栈帧中创建的用于存储锁记录的空间（称为DisplacedMarkWord），然后使用CAS把对象头中的内容替换为线程1存储的锁记录（DisplacedMarkWord）的地址；如果在线程1复制对象头的同时（在线程1CAS之前），线程2也准备获取锁，复制了对象头到线程2的锁记录空间中，但是在线程2CAS的时候，发现线程1已经把对象头换了，线程2的CAS失败，那么线程2就尝试使用自旋锁来等待线程1释放锁。

（1）但是如果自旋的时间太长也不行，因为自旋是要消耗CPU的，因此自旋的次数是有限制的，比如10次或者100次，如果自旋次数到了线程1还没有释放锁，或者线程1还在执行，线程2还在自旋等待，这时又有一个线程3过来竞争这个锁对象，那么这个时候轻量级锁就会膨胀为重量级锁，防止CPU空转。

（2）轻量级锁解锁时，会使用原子的CAS操作将Displaced Mark Word替换回对象头，如果成功则表示没有竞争发生。如果失败表示当前锁存在竞争，锁就会升级为重量级锁，

**3、重量级锁：**

当缩处于重量级状态下，其他线程尝试获取锁时都会被阻塞住，当持有锁的线程释放锁后会唤醒被阻塞的线程，被唤醒的线程会进入新一轮争夺。