synchronized偏向锁升级到轻量级锁
时间: 2024-07-23 10:01:38 浏览: 159
"偏向锁"是Java并发控制的一种优化技术，在synchronized关键字下，当两个线程对一个共享变量进行互斥访问时，如果第一个线程获取锁后长时间独占，JVM会尝试将锁的状态转变为"偏向锁"，使得后续的线程可以快速判断并尝试获取该锁。这个过程叫做"偏向锁升级"。
当有第二个线程尝试获取偏向锁时，它会首先检查当前线程是否还在继续持有锁。如果仍在持有，那么第二个线程会自旋等待，直到持有者释放锁。此时，如果持有者的锁状态仍然保持偏向锁，而且第二个线程能够成功获取CPU时间片，它就可能将偏向锁升级为轻量级锁。升级后的锁是更细粒度的，占用空间更小，并允许更多的并发。
轻量级锁相较于传统的重量级锁，可以减少上下文切换带来的开销，提高性能。当锁竞争加剧，多个线程需要争抢锁时，Java虚拟机会将锁状态从轻量级提升到重量级，以保证系统的同步性。
相关问题
偏向锁升级为轻量级锁过程
### 偏向锁升级为轻量级锁的过程和机制
在 Java 的锁机制中，偏向锁升级为轻量级锁是一个动态的过程，主要发生在多个线程开始竞争同一把锁时。以下是关于这一过程的详细描述：
#### 1. 偏向锁的基本概念
偏向锁是一种优化手段，适用于只有一个线程访问同步块的场景。当一个线程第一次获取锁时，JVM 会将对象头中的 Mark Word 设置为偏向状态，并记录该线程的 ID[^4]。此时，锁处于偏向状态，其他线程无需竞争即可直接进入同步块。
#### 2. 竞争发生时的反应
当另一个线程尝试获取同一个锁时，偏向锁的状态被打破。此时，JVM 会检查是否需要撤销偏向锁。如果锁的竞争频繁发生，则偏向锁会被升级为轻量级锁[^3]。
#### 3. 轻量级锁的引入
轻量级锁是偏向锁的一种升级形式，适用于少量线程竞争锁的情况。它的核心思想是通过自旋的方式让线程等待锁的释放，而不是立即阻塞线程。具体过程如下：
- **锁标记更新**：JVM 将对象头中的 Mark Word 更新为轻量级锁的状态，同时存储指向当前线程栈帧中锁记录（Lock Record）的指针[^5]。
- **自旋等待**：当一个线程尝试获取已被占用的轻量级锁时，它不会立即阻塞，而是通过循环不断尝试获取锁。这种自旋方式虽然消耗 CPU，但在短时间内的锁竞争中比阻塞线程更高效。
#### 4. 升级的条件
偏向锁升级为轻量级锁的主要条件包括：
- 检测到锁的竞争，即有多个线程尝试获取同一把锁[^4]。
- 锁的竞争频率较高，偏向锁的优势不再明显。
#### 5. 实现机制
偏向锁升级为轻量级锁的具体实现依赖于 JVM 的内部逻辑：
- **CAS 操作**：JVM 使用 Compare-And-Swap（CAS）操作来确保锁状态的安全更新[^5]。
- **锁记录（Lock Record）**：每个线程在自己的栈帧中维护一个锁记录，用于存储锁的相关信息[^5]。
以下是一个简单的代码示例，展示 synchronized 关键字触发锁升级的过程：
```java
public class LockUpgradeExample {
private final Object lock = new Object();
public void exampleMethod() {
synchronized (lock) {
// 同步代码块
}
}
public static void main(String[] args) {
LockUpgradeExample example = new LockUpgradeExample();
Thread t1 = new Thread(() -> example.exampleMethod());
Thread t2 = new Thread(() -> example.exampleMethod());
t1.start();
t2.start();
}
}
```
在这个例子中，`t1` 和 `t2` 两个线程分别尝试进入 `exampleMethod` 的同步块。如果 `t2` 在 `t1` 持有锁期间尝试获取锁，则偏向锁可能会升级为轻量级锁[^1]。
---
###
synchronized 偏向锁直接升级为重量级锁吗？重量级锁怎么实现的？
不是的，synchronized 偏向锁会先升级为轻量级锁，如果竞争依然激烈，则升级为重量级锁。
重量级锁的实现是通过操作系统的互斥量（Mutex）来实现的。当一个线程获取到重量级锁时，它会进入阻塞状态，直到其他线程释放这个锁。这种锁的特点是可以保证线程安全，但是在高并发场景下，由于需要频繁地进行线程阻塞和唤醒操作，会严重影响程序的性能。因此，在实际开发中，需要尽量避免过多地使用重量级锁，尽可能使用轻量级锁和偏向锁来提高并发性能。
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