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目录

synchronized 底层原理？

synchronized 锁升级流程：

无锁：

偏向锁：

2. 偏向锁（单线程无竞争）

偏向锁撤销

3. 轻量级锁（自旋锁，短时间、轻度竞争）

轻量级锁竞争

自适应自旋（JDK 1.6+）

4. 重量级锁（高竞争、长持有）

最终锁升级路径（标准总结）

JDK 15 以前（经典路径）

JDK 15+（现代 JVM，已废弃偏向锁）

锁升级核心思想

偏向锁、轻量级锁、重量级锁各自原理和适用场景？

1. 偏向锁（Biased Lock）

原理

特点

适用场景

2. 轻量级锁（Lightweight Lock）

原理

特点

适用场景

3. 重量级锁（Heavyweight Lock）

原理

特点

适用场景

总结

偏向锁

轻量级锁

重量级锁

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synchronized 底层原理？

synchronized是Java提供的原子性内置锁，这种内置的并且使用者看不到的锁也被称为监视器锁

一个同步块里只有一个锁对象，然后里面的线程都想要使用这个对象，想要使用的都执行monitorenter命令都在enterList里面争抢锁，成功的就计数器加1，失败的就继续在enterList里面等待，等锁释放了就monitorexist计数器-1，当线程执行wait方法释放锁后会进入waitList队列

synchronized 锁升级流程：

无锁→偏向锁→轻量级锁→重量级锁

这是一个单向性的过程不能降级

这个机制的核心在于对象头中的Mark Word，它会根据锁状态存储不同的信息，通过其中的锁标志位来标识当前锁处于什么状态。

无锁：
 

当一个对象刚创建出来的时候，没有线程访问他，并且mark word里面存储的是他的hashcode、分代年龄等信息，锁标志位是0、1，偏向锁位是0，如果使用了hashcode方法，就不能升级到偏向锁，因为偏向锁需要用Mark word的空间来存储当前线程ID，hashcode也要占用这一部分，冲突了

偏向锁：

意思就是第一个线程进入同步块时，这个同步块的锁升级为偏向锁，把锁的偏向位置位为1，标位置还是01，并且通过CAS操作记录当前进入线程的id，如果当这一个线程来访问当同步块时，只需要检验是否是记录的id，如果是就可以直接进入，不是就说明是其他线程，这里就需要撤销偏向锁，然后等待全局安全点，暂停持有偏向锁的线程，清除他的偏向标记，并检查是否在同步块内，如果在就升级为轻量锁，不在就恢复无锁

无锁状态（01，偏向0）
        ↓ 第一个线程进入同步块
偏向锁状态（01，偏向1，记录线程ID）
        ↓ 同一线程再次进入
直接进入（零开销）
        ↓ 其他线程尝试获取
撤销偏向锁 → 等待安全点 → 暂停原线程 → 检查状态
        ↓
原线程已退出？ → 恢复无锁状态
原线程未退出？ → 升级为轻量级锁（00）

JDK 15+ 默认禁用偏向锁，JDK 18+ 彻底废弃，现代 JVM 锁升级路径： 无锁 → 轻量级锁 → 重量级锁

全局安全点是 JVM 中一个所有 Java 线程都到达的、可以安全暂停执行的状态点，是偏向锁撤销、GC 等操作的 “安全执行环境”

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轻量级锁（自旋锁，短时间、轻度竞争）

偏向锁撤销后，如果线程在同步块内，会进入轻量级锁阶段：

1. 线程在自己栈帧中创建锁记录（Lock Record）。
2. 将对象头的 Mark Word 复制到锁记录中。
3. 使用 CAS 操作 尝试将对象头的 Mark Word 替换为指向锁记录的指针。
4. 如果 CAS 成功，当前线程获取轻量级锁，锁标志位变为 00。

注意：轻量级锁升级过程在撤销偏离锁的时候就决定了，这里只是获得锁

轻量级锁竞争

• 如果 CAS 失败，说明有其他线程竞争。
• 当前线程开始自旋，循环重试 CAS 尝试获取锁。
• 自旋是用 CPU 时间换避免线程阻塞的开销，适合锁执行时间很短的场景。

自适应自旋（JDK 1.6+）

在JDK1.6之前自旋次数固定是10次，可以通过参数调整。JDK1.6之后引入了自适应自旋，JVM会根据上次在这个锁上的自旋情况动态调整自旋次数

• JVM 会根据历史自旋成功率动态调整自旋次数。
• 上一个线程自旋成功 → 当前线程自旋更久；上一个线程自旋失败 → 当前线程快速放弃。

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4. 重量级锁（高竞争、长持有）

当自旋达到阈值仍未获取锁，或出现多线程同时竞争时： 轻量级锁膨胀为重量级锁。其实就是sychornized底层锁，流程一致

想要竞争锁的进入enterlist，然后竞争，得到的计数器就monitorenter加1，失败了就monitorexist计数器减一，使用了wait方法就释放锁，进入waitlist

• 锁标志位变为 10。
• Mark Word 指向 Monitor（监视器锁） 对象。
• 未获取锁的线程进入 EntryList 阻塞排队。
• 依赖操作系统 Mutex 互斥量 实现。
• 线程阻塞 / 唤醒需要 用户态 ↔ 内核态切换，开销最大。

优点：竞争激烈、锁持有时间长时，比自旋更节省 CPU。

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最终锁升级路径（标准总结）

JDK 15 以前（经典路径）

无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁

JDK 15+（现代 JVM，已废弃偏向锁）

无锁 → 轻量级锁 → 重量级

锁升级核心思想

根据线程竞争程度，自动选择成本最低的锁机制： 无竞争用偏向锁，轻度竞争用轻量级锁，高竞争用重量级锁。 用复杂度换性能，让 synchronized 在各种场景都高效。
 

偏向锁、轻量级锁、重量级锁各自原理和适用场景？
 

1. 偏向锁（Biased Lock）

原理

• 锁一开始偏向第一个获取它的线程。
• 在对象头 Mark Word 里记录线程 ID。
• 下次这个线程再进来，不需要 CAS、不需要抢锁，直接判断 ID 是不是自己，是就直接进同步块。
• 锁标志位：01，偏向位 = 1
• 一旦出现第二个线程竞争，偏向锁立刻撤销，升级为轻量级锁。

特点

• 无锁开销、最快
• 只服务一个线程
• 撤销偏向锁的成本很高

适用场景

只有一个线程反复进入同步块，完全无竞争。

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2. 轻量级锁（Lightweight Lock）

原理

• 线程在自己栈帧中创建锁记录（Lock Record）。
• 用 CAS 尝试把对象头的 Mark Word 替换成指向锁记录的指针。
• CAS 成功 = 加锁成功
• CAS 失败 = 线程开始自旋，循环重试
• 锁标志位：00

特点

• 不阻塞、不进入内核态
• 自旋消耗 CPU，但避免线程切换开销
• 竞争变激烈就膨胀为重量级锁

适用场景

多个线程交替访问同步块，轻度竞争，锁执行时间非常短。

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3. 重量级锁（Heavyweight Lock）

原理

• 依赖 操作系统 Mutex 互斥锁
• 对象头 Mark Word 指向 Monitor
• 抢不到锁的线程进入 EntryList 阻塞
• 阻塞 / 唤醒需要 用户态 ↔ 内核态切换
• 锁标志位：10

特点

• 线程会阻塞，不消耗 CPU
• 切换成本最高、最慢
• 最稳定、最安全

适用场景

竞争激烈，锁执行时间长，多线程同时争抢。

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总结

偏向锁

原理：锁偏向第一个线程，记录线程 ID，无竞争无需加锁。 场景：单线程重复访问，无竞争。

轻量级锁

原理：使用 CAS + 自旋尝试获取锁，不阻塞。 场景：线程交替访问，锁执行时间短。

重量级锁

原理：依赖操作系统互斥量，线程阻塞排队。 场景：高竞争、锁执行时间长。