前言
Java 中的 synchronized關(guān)鍵字可以在多線程環(huán)境下用來(lái)作為線程安全的同步鎖牲览。本文不討論 synchronized 的具體使用尊浓，而是研究下synchronized底層的鎖機(jī)制宝当，以及這些鎖分別的優(yōu)缺點(diǎn)木蹬。
一 synchronized機(jī)制
synchronized關(guān)鍵字是JAVA中常用的同步功能句喷，提供了簡(jiǎn)單易用的鎖功能。
synchronized有三種用法渔期，分別為:
- 用在普通方法上运吓，能夠鎖住當(dāng)前對(duì)象。
- 用在靜態(tài)方法上疯趟，能夠鎖住類
- 用在代碼塊上拘哨，鎖住的是
synchronized()里的對(duì)象
在JDK6之前，synchronized使用的是重量級(jí)鎖制信峻，在之后synchronized加入了鎖膨脹機(jī)制倦青，顯著提升了synchronized關(guān)鍵字的效率。
基于synchronized關(guān)鍵字盹舞，我們來(lái)了解下幾種類別的鎖产镐，并且講解synchronized的鎖膨脹機(jī)制隘庄。
synchronized鎖是非公平鎖。并且一個(gè)被synchronized鎖住的對(duì)象或類磷账，就是一把鎖峭沦。
另外一提贾虽，所有鎖都是存儲(chǔ)在Java對(duì)象頭里的逃糟，Java對(duì)象頭里的Mark Word里默認(rèn)存儲(chǔ)對(duì)象的HashCode，分代年齡和鎖標(biāo)記位蓬豁。也就是說(shuō)Mark Word記錄了鎖的狀態(tài)
二 鎖膨脹機(jī)制與幾類鎖
鎖膨脹是不可逆的
2.1 偏向鎖
synchronized在JDK1.6以后默認(rèn)開啟偏向鎖绰咽，synchronized最初都是偏向鎖
表現(xiàn)：一個(gè)線程獲取鎖成功后，會(huì)在對(duì)象頭里記錄線程ID地粪，以后該線程獲取和釋放鎖都沒(méi)有任何花費(fèi)取募。（因?yàn)樵撴i已經(jīng)被綁定在該線程上了，且在膨脹前不會(huì)改變）蟆技，如果其他線程嘗試獲取這個(gè)鎖玩敏，偏向鎖將會(huì)膨脹為輕量鎖。
優(yōu)點(diǎn)：在只有一個(gè)線程使用鎖的時(shí)候獲取和退出鎖沒(méi)有任何花費(fèi)
缺點(diǎn)：鎖競(jìng)爭(zhēng)激烈會(huì)很快升級(jí)為輕量鎖质礼，那么維持偏向鎖的過(guò)程就是在浪費(fèi)計(jì)算機(jī)資源旺聚。（不過(guò)因?yàn)?code>偏向鎖本身就很輕量，因此浪費(fèi)的資源并不多）
小結(jié)：只有一個(gè)線程使用鎖的情況下眶蕉，synchronized使用的鎖為偏向鎖砰粹。
如果鎖競(jìng)爭(zhēng)激烈，可以通過(guò)配置JDK禁用偏向鎖造挽。
2.2 輕量鎖
一把鎖不止一個(gè)線程使用碱璃，則
偏向鎖膨脹為輕量鎖
表現(xiàn)：線程獲取輕量鎖時(shí)，會(huì)直接用CAS修改對(duì)象頭里鎖的記錄饭入，如果修改失敗嵌器，代表此時(shí)鎖存在多個(gè)線程的競(jìng)爭(zhēng)，輕量鎖將會(huì)膨脹為重量鎖谐丢。
優(yōu)點(diǎn)：在線程之間使用鎖不存在競(jìng)爭(zhēng)時(shí)嘴秸，一次CAS操作就能獲取和退出鎖
缺點(diǎn)：與偏向鎖類似
小結(jié)：只要一把鎖不止一個(gè)線程獲取過(guò)，偏向鎖就會(huì)膨脹為輕量鎖庇谆。
2.3 重量鎖
一把鎖存在多線程競(jìng)爭(zhēng)岳掐，則
輕量鎖開始自旋，自旋一定次數(shù)后仍沒(méi)獲取鎖饭耳，則膨脹為重量鎖(存在競(jìng)爭(zhēng)時(shí)串述，輕量鎖雖然會(huì)先自旋，但是最終往往都會(huì)膨脹為重量鎖)
表現(xiàn)：線程獲取重量鎖時(shí)寞肖，如果獲取失斔ル纭（即鎖已被其他線程獲取）右蕊，則使用自適應(yīng)自旋鎖,自旋一定次數(shù)后仍沒(méi)獲取鎖吮螺，則進(jìn)入阻塞隊(duì)列等待饶囚。
優(yōu)點(diǎn)：未獲取到的鎖進(jìn)入阻塞隊(duì)列，節(jié)約CPU資源鸠补。（好吧感覺(jué)其實(shí)是沒(méi)有啥優(yōu)點(diǎn)）
缺點(diǎn)：重量鎖是通過(guò)對(duì)象內(nèi)部的監(jiān)視器（monitor）實(shí)現(xiàn)萝风，其中monitor的本質(zhì)是依賴于底層操作系統(tǒng)的Mutex Lock實(shí)現(xiàn)紫岩，操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線程之間的切換需要從用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的切換，切換成本非常高泉蝌。
小結(jié)：只要一把鎖存在多線程競(jìng)爭(zhēng)歇万，輕量鎖就會(huì)膨脹為重量鎖。
自旋鎖
synchronized的輕量鎖勋陪，重量鎖贪磺，使用了自適應(yīng)自旋鎖進(jìn)行性能優(yōu)化
首先介紹自旋鎖
表現(xiàn)：線程獲取鎖失敗后粥鞋，不會(huì)進(jìn)入阻塞等待，而是再次嘗試去獲取鎖壕曼，如此反復(fù)等浊，直到獲取到鎖，或者自旋結(jié)束那么會(huì)阻塞等待筹燕。
解決問(wèn)題：在某些場(chǎng)景下，線程持有鎖的時(shí)間非常短撒踪。在線程獲取鎖失敗后，如果線程進(jìn)入阻塞將會(huì)帶來(lái)線程上下文的切換掸绞，上下文切換的時(shí)間可能反而高于線程反復(fù)嘗試獲取鎖的時(shí)間。
此時(shí)線程原地等待去重復(fù)獲取鎖。反而在性能上更有優(yōu)勢(shì)朱嘴。
缺點(diǎn)：
- 單核CPU沒(méi)有線程并行动分，反復(fù)嘗試會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行捷犹。
- 重復(fù)嘗試導(dǎo)致了CPU的占用埃疫，如果CPU資源緊張的話反而會(huì)性能下降
- 如果鎖的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)孩哑，不僅沒(méi)有性能提升横蜒，還浪費(fèi)了大量CPU資源。
優(yōu)化：使用自適應(yīng)自旋鎖仅炊。自適應(yīng)自旋鎖會(huì)根據(jù)之前的鎖獲取記錄抚垄，優(yōu)化調(diào)整自旋時(shí)間谋逻，避免造成不必要的自旋。
三 具體synchronized流程
