Java中synchronized的底層原理和鎖升級(jí)過程是怎樣的？

深入Java synchronized：底層機(jī)制與鎖升級(jí)

synchronized是Java中用于線程同步的重要關(guān)鍵字，其底層實(shí)現(xiàn)和鎖升級(jí)機(jī)制對(duì)并發(fā)性能至關(guān)重要。本文將深入探討synchronized的運(yùn)作細(xì)節(jié)，并結(jié)合示例代碼分析鎖的升級(jí)過程。

以下示例代碼演示了不同鎖狀態(tài)的轉(zhuǎn)換：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {     // Hotspot虛擬機(jī)啟動(dòng)后存在4秒延遲才啟用偏向鎖     Thread.sleep(5000);     Object obj = new Object();     System.out.println("初始狀態(tài) =====================" + "n" + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());     new Thread(() -> {         synchronized (obj) {             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "獲取鎖執(zhí)行中。。。n"                     + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());         }     }, "線程A").start();      Thread.sleep(1000);      new Thread(() -> {         synchronized (obj) {             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "獲取鎖執(zhí)行中。。。n"                     + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());         }     }, "線程B").start();      // 睡眠5秒后     Thread.sleep(5000);     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable()); }

運(yùn)行此代碼，觀察輸出結(jié)果，即可看到鎖狀態(tài)從無鎖到偏向鎖、輕量級(jí)鎖，甚至重量級(jí)鎖的轉(zhuǎn)換過程（注意：高版本jvm已棄用偏向鎖）。

synchronized的鎖升級(jí)過程如下：

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1. 無鎖狀態(tài): 對(duì)象初始狀態(tài)，對(duì)象頭包含哈希碼、GC年齡等信息。
2. 偏向鎖 (已在較新JVM版本中棄用): 只有一個(gè)線程訪問同步塊時(shí)，JVM將鎖偏向該線程，對(duì)象頭記錄偏向線程ID，減少鎖獲取開銷。
3. 輕量級(jí)鎖: 當(dāng)?shù)诙€(gè)線程嘗試獲取鎖時(shí)，如果偏向鎖的線程不在同步塊中執(zhí)行，偏向鎖升級(jí)為輕量級(jí)鎖。輕量級(jí)鎖通過自旋嘗試獲取鎖，自旋次數(shù)有限，失敗則升級(jí)為重量級(jí)鎖。
4. 重量級(jí)鎖: 線程掛起，操作系統(tǒng)調(diào)度，開銷較大，適用于高競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)景。

示例代碼的輸出結(jié)果將展示鎖狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，例如從無鎖到輕量級(jí)鎖，再到可能出現(xiàn)的重量級(jí)鎖。 (由于偏向鎖被棄用，可能不會(huì)顯示偏向鎖狀態(tài))。 分析這些輸出結(jié)果，可以更深入地理解鎖升級(jí)的動(dòng)態(tài)過程。

總之，理解synchronized的底層機(jī)制和鎖升級(jí)過程，對(duì)掌握J(rèn)ava并發(fā)編程和性能優(yōu)化至關(guān)重要。 通過代碼實(shí)踐和結(jié)果分析，可以更有效地學(xué)習(xí)和應(yīng)用這些知識(shí)。