Synchronizd 锁升级过程

最近在整理自己的技术体系，关于并发编程，入门级知识重量级锁Synchronized，接下来试着解释这块知识。

为什么说Synchronized是重量级锁

jdk1.6之前，还没有引入“偏向锁”和”轻量级锁“，synchronized是依赖monitorenter指令和monitorexit指令实现的，而这个jvm指令集是依赖操作系统内核来完成的，就会涉及到用户态与内核态的数据传递，是比较耗性能的，所以，我们前辈称之为重量级锁。

锁存放在哪里

对象的内存布局如下

对象内存布局

如图，对象头markword有锁的标记位，可以表示当前对象的锁的四种状态，无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。

参考对象的内存布局

Jdk1.6是如何优化Synchronized的，让它“轻量级了”？

上面我们提到了，jdk1.6引入了锁的升级过程，锁分以下几种状态，

  1. 无锁 （对象的初始状态）
  2. 偏向锁
  3. 轻量级锁
  4. 重量级锁

那么锁的升级过程是什么样的？

  1. 最开始是无锁状态

  2. 线程进入同步方法块,将自己的线程id通过CAS操作塞进对象头MarkWord中,升级为偏向锁

如果对象头MarkWord有偏向锁， 如果这个偏向锁threadId是自己，是直接使用该锁。 如果不是， 则判断指向的线程是否存活，如果该线程不处于活跃状态,则将对象头置为无锁,如果还存活，则等待它执行完成后释放锁,同时升级成轻量级锁.

偏向锁，自旋次数少，大部分的synchronized锁，都只是在无锁和偏向锁之间徘徊，消耗性能极低。
  1. 二个线程竞争cas自己的线程id到锁对象的markword中，则升级为轻量级锁(自旋锁)。
轻量级锁，自旋次数多，cpu消耗比较高，好在它停留在jvm层面的自旋操作,不涉及到用户态与内核态的切换.
  1. 自旋限定次数，如果还是失败，则竞争锁失败，升级为重量级锁
重量级锁，使用monitorenter和monitorexit命令，依赖操作系统内存，涉及到用户态与内核态切换，比较耗费性能，不建议锁升级到此。