Java中的锁升级机制：偏向锁、轻量级锁和重量级锁

Java中的锁升级机制摘要

在Java中，synchronized关键字底层由monitor实现，这种锁机制叫做重量级锁。随着JDK的发展，synchronized进行了优化，引入了偏向锁和轻量级锁，以提高在少数竞争或无竞争场景下的性能。

重量级锁

重量级锁涉及到用户态与内核态的切换以及进程上下文切换，造成较大开销。JDK 1.6为了减轻这种开销，引入了偏向锁和轻量级锁。

MarkWord

对象在JVM中的存储可以分为三部分：对象头、实例数据和对齐填充。对象头的MarkWord是锁状态信息的关键，包含hashcode、age、偏向锁标识、线程ID、epoch、指向锁记录或Monitor的指针等信息。

轻量级锁

轻量级锁应用于线程交替执行同步块的场景，通过CAS操作减少上下文切换。当存在竞争时，轻量级锁会升级为重量级锁。解锁时，若CAS失败也会导致锁的升级。

偏向锁

偏向锁适用于一个线程长时间使用锁的场景。它在第一次加锁时使用CAS操作，之后的加锁只需检查MarkWord中的线程ID。当出现多线程竞争时，偏向锁会升级。

面试题示例

在面试中，可能会问到Monitor实现的锁属于重量级锁以及锁升级的问题。需要了解synchronized的不同锁状态：无锁、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。

锁的特点

• 重量级锁：涉及大量开销，性能较低。
• 轻量级锁：适用于无竞争场景，通过修改对象头的锁标志来提高性能。
• 偏向锁：适用于单线程持有锁的场景，通过简化加锁过程来提高性能。

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