深入剖析synchronized与锁升级

前言

并发编程是构建高性能、高可靠系统的关键技术，而Java语言提供了丰富的并发编程支持，其中synchronized是Java并发编程中最基础、最常用的同步机制。

本文将深入剖析synchronized的原理，重点介绍其锁升级机制。本文将帮助读者理解synchronized的应用与实现原理，以便更好地构建高并发、高性能的Java应用程序。

synchronized概述

synchronized是Java语言中用于同步多线程访问共享资源的。当一个线程获取一个对象的锁时，其他线程无法访问该对象。这确保了共享资源在同一时间只能被一个线程访问，从而避免了并发访问导致的数据不一致性。

synchronized可以修饰方法或代码块。当一个线程调用一个synchronized方法或进入一个synchronized代码块时，该线程将获取该对象锁。当该线程释放锁后，其他线程才能访问该对象。

synchronized锁升级机制

在Java中，synchronized锁分为偏向锁、轻量级锁和重量级锁三种。这三种锁都是为了提高synchronized的性能而设计的。

• 偏向锁 ：当一个线程第一次访问一个对象时，该对象将被标记为偏向锁。此时，该线程可以直接访问该对象，而不需要获取锁。当其他线程试图访问该对象时，偏向锁将被撤销，该对象将升级为轻量级锁。
• 轻量级锁 ：当一个偏向锁被撤销后，该对象将升级为轻量级锁。轻量级锁使用CAS(Compare And Swap)操作来获取锁。如果CAS操作成功，则该线程将获取该对象锁。如果CAS操作失败，则该对象将升级为重量级锁。
• 重量级锁 ：当一个轻量级锁被撤销后，该对象将升级为重量级锁。重量级锁使用互斥量(Mutex)来获取锁。当一个线程获取重量级锁后，其他线程将被阻塞，直到该线程释放锁。

synchronized应用场景

synchronized可以应用于各种多线程编程场景，例如：

• 多个线程同时访问共享数据时，使用synchronized可以防止数据不一致性。
• 多个线程同时调用一个方法时，使用synchronized可以防止方法被并发执行。
• 多个线程同时访问一个资源时，使用synchronized可以防止资源被并发访问。

synchronized性能优化

为了提高synchronized的性能，可以采取以下措施：

• 尽量减少synchronized的使用范围。
• 使用更细粒度的锁。
• 使用锁分离技术。
• 使用无锁编程技术。

结语

synchronized是Java语言中用于同步多线程访问共享资源的关键字。synchronized可以修饰方法或代码块。当一个线程获取一个对象的锁时，其他线程无法访问该对象。这确保了共享资源在同一时间只能被一个线程访问，从而避免了并发访问导致的数据不一致性。

synchronized锁升级机制可以提高synchronized的性能。synchronized锁分为偏向锁、轻量级锁和重量级锁三种。这三种锁都是为了提高synchronized的性能而设计的。