synchronized实现原理与锁升级
时间: 2023-12-07 20:10:05 浏览: 133
Synchronized是Java中用于保证多个线程同步执行的一种机制，其实现原理是在代码块或方法上加锁。当一个线程进入被synchronized关键字标注的代码块或方法时，该线程会尝试去获取锁，如果锁没有被其他线程获取，则该线程获取到锁并执行代码；否则该线程会被阻塞，直到可以获取锁为止。
锁升级是指synchronized在不同的应用场景下会使用不同的锁来提升性能。在Java 6之前，synchronized关键字只有重量级锁，即每次都需要在内存中申请一个锁对象并将其标识为被锁住，锁的实现方式是通过操作系统调用加锁解锁。在Java 6之后，synchronized使用了轻量级锁、自旋锁和偏向锁等几种机制来提升性能。
总之，synchronized是Java中用于保证线程同步执行的机制，同时它的实现方式和锁升级机制随着JDK版本不断发展和优化。
相关问题
synchronized的实现原理和锁升级
### Java 中 `synchronized` 关键字的实现原理
`synchronized` 是一种用于控制多个线程对共享资源访问的关键字，在 Java 编程语言中被广泛应用于解决并发编程中的数据竞争问题。当一个方法或一段代码块被声明为 `synchronized` 后，意味着同一时刻只有一个线程可以执行该部分代码。
具体来说，`synchronized` 的工作原理依赖于对象内部的一个监视器锁（Monitor）。每当有线程要进入被标记为 `synchronized` 的区域时，都需要先获取这个锁；而一旦离开此区域，则会释放掉持有的锁[^1]。
对于同步方法而言，如果是一个实例方法，那么锁就是当前对象本身 (`this`)；如果是静态方法的话，锁则是对应类的 Class 对象。通过这种方式来确保任何时间点上最多只有一个线程能持有特定对象上的锁并执行相应的操作。
### 锁升级机制
为了提高性能表现，JVM 设计了一套复杂的锁优化策略——即所谓的“锁升级”。这一过程大致分为以下几个阶段：
#### 轻量级锁 (Lightweight Locking)
轻量级锁定是在没有争用的情况下采用的一种高效加锁协议。在这种模式下，每个尝试获得锁的操作都会直接检查目标对象头内的标志位，以此判断是否有其他活动线程正在占用这把锁。如果没有发现冲突，则可以直接设置自己的标识完成快速占有动作而不必陷入重量级的竞争状态。
#### 偏向锁 (Biased Locking)
偏向锁是针对大多数情况下锁只会在单一线程间传递的特点设计出来的进一步简化方案。首次成功请求到某对象锁之后，不仅会给其打上已锁定标签还会记录下最初拥有者的身份信息。此后只要还是同一个线程再次试图重新获取相同位置处的锁就可以免去重复验证流程从而加快速度。
#### 重量级锁 (Heavyweight Locking)
只有当以上两种较为温和的方式都无法满足需求时才会真正进入到传统意义上的完全互斥等待队列里排队等候解锁通知。此时涉及到操作系统层面的支持，通常伴随着较高的上下文切换开销成本。
随着应用负载的变化情况，上述三种形式之间会发生动态转换：从无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 最终演变为重量级锁的过程被称为“锁膨胀”。
### Java 内存模型(JMM) 和可见性保障
Java 内存模型规定了 JVM 如何处理多线程环境下的内存读写行为，并提供了必要的抽象层次使得开发者不必关心具体的硬件架构差异。其中一个重要特性便是保证了线程之间的 **可见性** ：即某个线程所做的更改应当及时反映给其它可能观察这些变化的地方。
在涉及 `synchronized` 的场景中，每次退出临界区之前都要刷新本地缓存至主存之中，同时也会阻止编译期及运行时期内可能出现的危害程序逻辑正确性的指令重排序现象发生。因此即使存在不同的 CPU 核心或是处理器架构也能维持一致的行为特征[^2]。
```java
public class Counter {
private int count;
public synchronized void increment() { // 加入同步修饰符
this.count++;
}
public synchronized int getCount() { // 获取最新值也需要同步保护
return this.count;
}
}
```
Synchronized原理， 锁升级原理是什么？
Synchronized关键字是Java中用于线程同步的一种方式，可以将多个线程对共享资源的访问串行化，保证线程安全。当一个线程进入Synchronized代码块时，它会尝试获取锁，如果锁已经被其他线程占用，那么当前线程就会被阻塞等待获取锁。在Java虚拟机中，Synchronized锁的实现采用的是管程（Monitor）技术。
锁升级是指当一个线程持有了偏向锁（Bias Lock）或轻量级锁（Lightweight Lock）后，如果发现有其他线程也想访问这个锁，就会将锁升级为重量级锁（Heavyweight Lock），具体实现是通过将锁对象的Mark Word替换为指向重量级锁的指针。锁升级的目的是为了减少锁的粒度，避免频繁地进行锁竞争，提高程序的并发性能。
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### SOA的实施挑战与最佳实践
1. **变更管理**：
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2. **安全性**：
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