JAVA锁升级（锁膨胀）的过程

1.背景

在jdk获取锁的前期&＃xff0c;需要jvm向内核申请&＃xff0c;需要计算机内核参与&＃xff0c;因此获取锁和释放锁的成本大大提高&＃xff1b;在jdk1.6之后有所优化&＃xff0c;但是为了提高锁的效率&＃xff0c;锁升级还是大大的有必要。锁只能升级不能降级&＃xff0c;升级的策略是为了提高锁的效率。

jdk1.6之后锁分四种状态&＃xff1a;无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁

2.概念

2.1.无锁

程序不会有锁的竞争&＃xff0c;在程序设计不需要考虑锁的情况下为无锁。

2.2.偏向锁

在程序设计需要考虑锁的情况下&＃xff0c;在运行过程中&＃xff0c;只有一个线程访问代码块&＃xff0c;而且还未产生多线程竞争的条件下&＃xff0c;程序会添加一个偏向锁&＃xff0c;标识代码块已经有线程访问&＃xff0c;当同一个线程再次访问时&＃xff0c;可以跳过加锁操作&＃xff0c;由于之前没有释放锁&＃xff0c;这里也就不需要重新加锁。如果自始至终使用锁的线程只有一个&＃xff0c;很明显偏向锁几乎没有额外开销&＃xff0c;性能极高。

如果运行过程中&＃xff0c;遇到了其他线程抢占锁&＃xff0c;则持有偏向锁的线程会被挂起&＃xff0c;JVM会消除它身上的偏向锁&＃xff0c;将锁恢复到标准的轻量级锁。一旦有第二个线程加入锁竞争&＃xff0c;偏向锁就升级为轻量级锁&＃xff08;自旋锁&＃xff09;。升级为轻量级锁的时候需要撤销偏向锁&＃xff0c;撤销偏向锁的时候会导致STW(stop the word)操作。

2.3.轻量锁&＃xff08;自旋锁&＃xff09;

在发生锁竞争的情况下&＃xff0c;未获得锁的线程发生自旋&＃xff0c;直到获取到锁为止。但是长时间的自旋操作非常影响性能&＃xff0c;如果达到了一下两个条件&＃xff0c;则会再次升级为重量级锁。

• 自旋时间超过某个阈值
• 自旋线程数超过某个阈值

2.4.重量级锁

重量级锁会将自己挂起&＃xff0c;加入等待队列&＃xff0c;释放cpu资源&＃xff0c;等待其他线程唤醒。在JDK1.6之前&＃xff0c;synchronized直接加重量级锁&＃xff0c;很明显现在得到了很好的优化。

3.锁的状态主要表现在对象头的MarkWord中