synchronized锁底层

锁升级

1、无锁

2、偏向锁

• 大部分情况下不存在锁竞争，常常是一个线程多次获得同一个锁
• 因为偏向锁不主动释放锁，如果下次再次获取锁，只需比较线程ID是否一致，如果一致，则可以直接获得锁，无需CAS加锁解锁
• 如果不一致，查看对象头中的线程ID是否还存活，如果已经不存活，则将对象重置为无锁状态，重新竞争将其设为偏向锁
• 如果对象头中的线程ID仍然存活，如果不再需要该偏向锁，则将对象重置为无锁状态，重新竞争将其设为偏向锁
• 如果对象头中的线程ID仍然存活，且还需要该偏向锁，则暂停该线程，撤销偏向锁，升级为轻量级锁

3、轻量级锁

• 竞争锁的线程不多，且线程持有锁的时间也不长的情景，因为阻塞线程需要切换到内核态，代价较大，如果阻塞不久，锁就被释放，线程切换代价会很大
• 但是轻量级锁自旋是需要消耗CPU资源的，如果自旋时间过长，那么正常运算时间就会越少
• 轻量级锁升级为重量级锁
  • 自旋次数到达限制
  • 一个线程持有轻量级锁，一个线程自旋等待的时候，有一个线程竞争该对象的锁

4、重量级锁

• 互斥量mutex需要操作系统的参与，即需要切入内核态，线程切换消耗较大，适用于竞争锁的线程持有锁的时间较长且线程数较多的情况

无锁->偏向锁->轻量级锁->重量级锁的过程称为锁升级

轻量级锁不能降级为偏向锁

重量级锁不能降级为轻量级锁

锁粗化

因为每次加锁、解锁都需要消耗资源，锁粗化就是将多个连续的加锁、解锁操作连接在一起，将其粗化为一个更大范围的锁，来避免频繁的加锁、解锁。

锁消除

在虚拟机JIT即时编译时，会进行逃逸分析，去除掉不必要的锁，节省掉加锁和解锁的开销。