十六、Synchronized锁优化和锁升级

锁升级的流程：无锁 -> 偏向锁 -> 轻量锁（CAS）-> 重量级锁

 

 

 

一、偏向锁

1.1撤销和升级

1、偏向锁只有遇到其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁，线程是不会主动释放偏向锁的。

2、撤销需要等待全局安全点（该时间点上没有字节码正在执行），同时检查持有偏向锁的线程是否还在执行：

（1）第一个线程正在执行synchronized方法（处于同步块），它还没有执行完，其它线程来抢夺，该偏向锁会被取消掉并出现锁升级。此时轻量级锁由原持有偏向锁的线程持有，继续执行其同步代码，而正在竞争的线程会进入自旋等待获得该轻量级锁。

（2）第一个线程执行完成synchronized方法（退出同步块），则将对象头设置成无锁状态并撤销偏向锁，重新偏向 。

 二、轻量锁

轻量级锁是为了在线程近乎交替执行同步块时提高性能。

2.1主要目的

在没有多线程竞争的前提下，通过CAS减少重量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消耗，说白了先自旋再阻塞。

2.2升级时机

当关闭偏向锁功能或多线程竞争偏向锁会导致偏向锁升级为轻量级锁。

2.3升级流程

假如线程A已经拿到锁，这时线程B又来抢该对象的锁，由于该对象的锁已经被线程A拿到，当前该锁已是偏向锁了。而线程B在争抢时发现对象头Mark Word中的线程ID不是线程B自己的线程ID(而是线程A)，那线程B就会进行CAS操作希望能获得锁。

此时线程B操作中有两种情况：

（1）如果锁获取成功，直接替换Mark Word中的线程ID为B自己的ID(A → B)，重新偏向于其他线程(即将偏向锁交给其他线程，相当于当前线程"被"释放了锁)，该锁会保持偏向锁状态，A线程Over，B线程上位。

（2）如果锁获取失败，则偏向锁升级为轻量级锁，此时轻量级锁由原持有偏向锁的线程持有，继续执行其同步代码，而正在竞争的线程B会进入自旋等待获得该轻量级锁。

2.4何时升级成重量级锁

Java6前：默认启用，默认情况下自旋的次数是 10 次，或者自旋线程数超过cpu核数一半。

Java6后：自适应，自适应意味着自旋的次数不是固定不变的，而是根据同一个锁上一次自旋的时间、拥有锁线程的状态来决定等等等。

 

三、重量级锁

有大量的线程参与锁的竞争，冲突性很高。

 

四、总结

4.1优缺点

锁	优点	缺点	适用场景
偏向锁	加锁和解锁不需要额外的消耗，和执行非同步方法相比仅存在纳秒级的差距	如果线程间存在锁竞争，会带来额外的锁撤销的消耗	适用于只有一个线程访问同步块场景
轻量级锁	竞争的线程不会阻塞，提高了程序的响应速度	如果始终得不到锁竞争的线程,使用自旋会消耗CPU	追求响应时间 同步块执行速度非常快
重量级锁	线程竞争不使用自旋，不会消耗CPU	线程阻塞，响应时间缓慢	追求吞吐量 同步块执行速度较长

 

4.2synchronized锁升级

synchronized锁升级过程总结：一句话，就是先自旋，不行再阻塞。