必要知識(shí)

Java 對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

• 在 HotSpot 虛擬機(jī)中，Java 對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局可以分為 3 塊區(qū)域：對(duì)象頭（Header）、實(shí)例數(shù)據(jù)（Instance Data）和對(duì)齊填充（Padding）
• 對(duì)象頭中的 Mark Word 部分，用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，如哈希碼（HashCode）、GC 分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線程持有的鎖、偏向線程 ID、偏向時(shí)間戳等，其中的最后 2bit 是鎖狀態(tài)標(biāo)志位（無(wú)鎖、偏向鎖、輕量級(jí)鎖、重量級(jí)鎖、GC 標(biāo)識(shí)）

鎖升級(jí)流程

無(wú)鎖 -> 偏向鎖 -> 輕量級(jí)鎖 -> 重量級(jí)鎖

無(wú)鎖： 沒(méi)有對(duì)資源進(jìn)行鎖定，所有的線程都能訪問(wèn)并修改同一個(gè)資源，但同時(shí)只有一個(gè)線程能修改成功，其他修改失敗的線程會(huì)不斷重試直到修改成功。

偏向鎖：對(duì)象的代碼一直被同一線程執(zhí)行，不存在多個(gè)線程競(jìng)爭(zhēng)，該線程在后續(xù)的執(zhí)行中自動(dòng)獲取鎖，降低獲取鎖帶來(lái)的性能開(kāi)銷。偏向鎖，指的就是偏向第一個(gè)加鎖線程，該線程是不會(huì)主動(dòng)釋放偏向鎖的，只有當(dāng)其他線程嘗試競(jìng)爭(zhēng)偏向鎖才會(huì)被釋放。
偏向鎖的撤銷，需要在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上沒(méi)有字節(jié)碼正在執(zhí)行時(shí)，先暫停擁有偏向鎖的線程，然后判斷鎖對(duì)象是否處于被鎖定狀態(tài)。如果線程不處于活動(dòng)狀態(tài)，則將對(duì)象頭設(shè)置成無(wú)鎖狀態(tài)，并撤銷偏向鎖；
如果線程處于活動(dòng)狀態(tài)，升級(jí)為輕量級(jí)鎖的狀態(tài)。

輕量級(jí)鎖（樂(lè)觀鎖）：輕量級(jí)鎖是指當(dāng)鎖是偏向鎖的時(shí)候，被第二個(gè)線程 B 所訪問(wèn)，此時(shí)偏向鎖就會(huì)升級(jí)為輕量級(jí)鎖，線程 B 會(huì)通過(guò)自旋的形式嘗試獲取鎖，線程不會(huì)阻塞，從而提高性能。
當(dāng)前只有一個(gè)等待線程，則該線程將通過(guò)自旋進(jìn)行等待。但是當(dāng)自旋超過(guò)一定的次數(shù)時(shí)，輕量級(jí)鎖便會(huì)升級(jí)為重量級(jí)鎖；當(dāng)一個(gè)線程已持有鎖，另一個(gè)線程在自旋，而此時(shí)又有第三個(gè)線程來(lái)訪時(shí)，輕量級(jí)鎖也會(huì)升級(jí)為重量級(jí)鎖。

重量級(jí)鎖（悲觀鎖）：指當(dāng)有一個(gè)線程獲取鎖之后，其余所有等待獲取該鎖的線程都會(huì)處于阻塞狀態(tài)。
重量級(jí)鎖通過(guò)對(duì)象內(nèi)部的監(jiān)視器（monitor）實(shí)現(xiàn)，而其中 monitor 的本質(zhì)是依賴于底層操作系統(tǒng)的 Mutex Lock 實(shí)現(xiàn)，操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線程之間的切換需要從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，切換成本非常高。

synchronized 的執(zhí)行過(guò)程

檢查鎖對(duì)象的Mark Word 中的偏向鎖標(biāo)識(shí)是否為 1，線程 ID 是不是當(dāng)前線程 ID，如果是，表示當(dāng)前線程處于偏向鎖

如果不是，則使用 CAS 將鎖對(duì)象的Mark Word 中線程 ID 設(shè)置為當(dāng)前線程 ID，如果成功則表示當(dāng)前線程獲得偏向鎖

如果失敗，則說(shuō)明發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，撤銷偏向鎖，進(jìn)而升級(jí)為輕量級(jí)鎖（樂(lè)觀鎖）

當(dāng)前線程使用 CAS 將對(duì)象頭的 Mark Word 替換為指向當(dāng)前線程的棧幀中 Lock Record 的指針，如果成功，當(dāng)前線程獲得鎖

如果失敗，表示其它線程競(jìng)爭(zhēng)鎖，當(dāng)前線程嘗試使用自旋來(lái)獲取鎖

如果自旋成功則依然處于輕量級(jí)狀態(tài)

如果自旋失敗，則膨脹為重量級(jí)鎖（悲觀鎖）

在所有的鎖都啟用的情況下，線程進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)會(huì)先去獲取偏向鎖，如果已經(jīng)存在偏向鎖了，則會(huì)嘗試獲取輕量級(jí)鎖，啟用自旋鎖，如果自旋也沒(méi)有獲取到鎖，則使用重量級(jí)鎖，沒(méi)有獲取到鎖的線程阻塞掛起，直到持有鎖的線程執(zhí)行完同步塊喚醒他們

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java中synchronized同步块的执行流程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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