synchronized锁及其锁升级

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多线程加锁有两种方式

利用Sychronized关键字
利用Lock接口子类ReentrantLock类

Sychronized关键字与Lock接口比较

sychronized是java内置的关键字，查看不到线程是否获取到了锁；Lock接口是一个java接口，可以查看是否获取到了锁
synchronized可以加在方法、代码块上；Lock接口写在代码里；
synchronized无法判断是否获取锁的状态，Lock可以判断是否获取到锁；
synchronized加在方法、代码块上，同一时刻只能有一个线程使用这段代码，其他线程必须等待，并且其他线程不能响应中断（响应中断=中断等待的状态：将线程从等待状态变为就绪状态，以便线程能继续往下执行代码；线程响应中断后会抛出一个异常，业务代码必须手动处理该异常）；而Lock接口可以响应中断
Lock接口必须手动调用unlock()释放锁，否则容易造成死锁想象,一般在finally中调用unlock();

synchronized放弃锁只有两种情况：

(1)线程执行完了同步代码块的内容

(2)发生异常；而lock不同，它可以设定超时时间，也就是说他可以在获取锁时便设定超时时间，如果在你设定的时间内它还没有获取到锁，那么它会放弃获取锁然后响应中断操作。
lock锁适合大量同步的代码的同步问题，synchronized锁适合代码少量的同步问题。

synchronized锁升级

基础知识

每个【锁=锁对象】的对象头由两部分组成：Classpointer+Markword

(1)Classpointer=对象类型指针，JVM就是通过它来确定当前对象是属于哪个class实例

(2)Markword，32位的jvm中Markword是占4B=4byte=32b=32位，存放对象运行时的数据(对象gc时的分代年龄，对象hashcode，当前锁为偏向锁时的线程ID)，synchronized锁机制与32位中的最后3位(1+2)密切相关，最后2位是普通锁位，倒数第三位是偏向锁位：

当锁对象被创建出来，此时锁对象为无锁状态，(偏向锁位,普通锁位)=(0,01)，所有无锁对象都是可偏向的，即可以被任意线程加偏向锁，当第一个线程对该锁对象加锁时，会把偏向锁位由0变1代表偏向锁生效，同时把线程ID插入锁对象头的Markword中

synchronized锁升级的过程（无锁->...->重量级锁）

锁膨胀的过程：无锁(没有线程)->偏向锁(1个线程)->轻量级锁(有第二个及以上的线程竞争锁)->重量级锁(有三个及以上的线程竞争锁)

偏向锁

如何加锁：线程A第一次访问同步代码块中的代码时，先检查当前锁是否可偏向(偏向锁位为0)，是则通过CAS获取锁，获取锁之后会在synchronized关键字对应的锁对象的对象头中,在Markword里记录本线程ID，线程A再次访问该同步代码块中的代码时，直接比较锁对象头的Markword的线程ID是否是本线程ID，若是则线程A可重入取锁进而直接访问同步代码块，否则说明是另外一个线程B想访问同步代码块，从而B竞争同一个【锁=锁对象】，此时锁升级

如何锁升级为轻量级锁：当线程B想访问synchronized同步代码块时，会检查synchronized关键字对应的锁对象的对象头中，Markword中线程ID是否为线程B的ID，若不是则B再检查锁对象头中记录的线程A是否还存活，不存活则直接把锁对象先置为无锁状态，再获取锁使其变为偏向锁；若存活则先暂停线程A，撤销偏向锁，再把【锁=锁对象】升级为轻量级锁，然后B线程自旋（不断循环调用cas获取锁，自旋会消耗cpu使得cpu空转，所以自旋有次数限制）

轻量级锁

如何升级为重量级锁：B线程在访问同步代码块时发现A线程正在占用锁对象，故把【锁=锁对象】升级为轻量级锁，然后B自旋了，这时又有C线程来，此时轻量级锁升级为重量级锁，同时除了得到锁的那个线程，其他线程均会被阻塞

synchronized由无锁状态膨胀为重量锁的特点

jvm默认延迟4s后才开启偏向锁，在这4s期间的(锁=锁对象)又叫匿名偏向锁，4s后才记录得到锁的线程，可通过【-XX:BiasedLockingStartUpDelay=0】取消延时，可通过【-XX:-UseBiasedLocking = false】设置不要偏向锁
除了偏向锁可以降为无锁状态，其他锁只能升级，不能降级
偏向锁和轻量级锁在用户态维护，而重量级锁在内核态维护

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巴特西