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Java——》synchronized 锁升级

一、无锁
- 1、无锁
- 2、匿名偏向
二、偏向锁
- 1、获取锁资源的过程（锁升级过程）
- 2、为什么要有偏向锁延迟
- 3、为什么偏向锁撤销会导致启动变慢
- 4、偏向锁撤销安全点
- 5、偏向锁重入
- 6、偏向锁会降级到无锁状态吗以及如何降
三、轻量级锁
四、重量级锁
- 1、重量级锁会降级到偏向锁或者是轻量级锁吗
- 2、如何竞争锁资源

synchronized在jdk1.6之前，一直是重量级锁，只要线程获取锁资源失败，直接挂起线程（用户态切换到内核态），效率低，所以JDK团队在Jdk1.6将synchronized做了3方面优化：锁升级、锁消除、锁膨胀。

锁就是对象，Java中所有对象都是锁。

锁	描述
无锁/匿名偏向	无锁：没有开启偏向锁（偏向锁延迟开启时间内），没有线程拿锁匿名偏向：开启偏向锁，没有线程拿锁，没有偏向任何线程
偏向锁	只有一个线程来拿锁资源，没有竞争
轻量级锁	偏向锁出现竞争时，会升级到轻量级锁（触发偏向锁撤销），以CAS的方式（自适应自旋锁）去竞争锁资源，不会让线程挂起。（LockRecord）
重量级锁	直接采用MarkWord指向的ObjectMonitor以传统的方式去竞争锁资源

一、无锁

1、无锁

一般情况下，new出来的一个对象，是无锁状态。
因为偏向锁有延迟，在启动JVM的4s中，不存在偏向锁。

2、匿名偏向

如果关闭了偏向锁延迟的设置，new出来的对象，就是匿名偏向，但没有偏向任何线程。

java">//关闭延迟开启偏向锁
-XX:BiasedLockingStartupDelay=0
//4s之后开启偏向锁
-XX:BiasedLockingStartupDelay=4

//禁止偏向锁
-XX:-UseBiasedLocking 
//启用偏向锁
-XX:+UseBiasedLocking

二、偏向锁

没有线程的竞争，只有一个线程在获取锁资源。

1、获取锁资源的过程（锁升级过程）

当某一个线程来获取这个锁资源时，发现没有线程占用锁资源，并且锁是偏向锁，使用CAS的方式，设置对象的线程ID为当前线程，获取到锁资源，下次当前线程再次获取锁资源时，只需要判断是偏向锁，并且对象的线程ID是当前线程ID就直接获得到锁资源。如果对象的线程ID不是当前线程ID，也就是说偏向锁状态出现了锁竞争的情况，就触发锁升级，升级为轻量级锁。

2、为什么要有偏向锁延迟

JVM在启动时，需要加载大量的.class文件到内存中，这个操作会涉及到synchronized的使用，为了避免出现偏向锁撤销导致启动效率变慢，所以JVM启动时，有一个延迟4s开启偏向锁的操作。

偏向锁是延迟开启的，并且在开启偏向锁之后，默认不存在无锁状态，只存在匿名偏向。

3、为什么偏向锁撤销会导致启动变慢

当偏向锁升级到轻量锁时，会触发偏向锁撤销。
（1）偏向锁撤销需要等到一个安全点（STW），才可以做偏向锁撤销。
（2）偏向锁撤销的成本太高（消耗资源）

4、偏向锁撤销安全点

GC
方法返回之前
调用某个方法之后
抛出异常的位置
循环的末尾

5、偏向锁重入

用到了LockRecord，只不过内部不会存储hashcode信息等等，在偏向锁重入时，每次都会压栈一个LockRecord，从而实现偏向锁重入。

6、偏向锁会降级到无锁状态吗以及如何降

会。
当偏向锁状态下，获取当前对象的hashcode值，会因为对象头空间无法存储hashcode，导致降级到无锁状态。

三、轻量级锁

如果出现了多个线程的竞争，就要升级为轻量级锁（有可能直接从无锁变为轻量级锁，也有可能从偏向锁升级为轻量级锁，会触发偏向锁撤销）。
轻量级锁的是基于CAS尝试获取锁资源，这里会用到自适应自旋锁，JVM会自动的根据上次CAS成功与否，决定这次自旋多少次。

如果成功获取到，拿着锁资源走
如果自旋了一定次数，没拿到锁资源，锁升级为重量级锁

四、重量级锁

轻量级锁CAS一段次数后，没有拿到锁资源，升级为重量级锁。线程拿不到锁，就挂起。

java">public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread.sleep(5000);
    Object o = new Object();
    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());

    new Thread(() -> {

        synchronized (o){
            //t1  - 偏向锁
            System.out.println("t1:" + ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }
    }).start();
    //main - 偏向锁 - 轻量级锁CAS - 重量级锁
    synchronized (o){
        System.out.println("main:" + ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
    }
}