必要知識

Java 對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

• 在 HotSpot 虛擬機(jī)中，Java 對象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局可以分為 3 塊區(qū)域：對象頭（Header）、實(shí)例數(shù)據(jù)（Instance Data）和對齊填充（Padding）
• 對象頭中的 Mark Word 部分，用于存儲(chǔ)對象自身的運(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（無鎖、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖、GC 標(biāo)識）

鎖升級流程

無鎖 -> 偏向鎖 -> 輕量級鎖 -> 重量級鎖

無鎖： 沒有對資源進(jìn)行鎖定，所有的線程都能訪問并修改同一個(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：對象的代碼一直被同一線程執(zhí)行，不存在多個(gè)線程競爭，該線程在后續(xù)的執(zhí)行中自動(dòng)獲取鎖，降低獲取鎖帶來的性能開銷。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)其他線程嘗試競爭偏向鎖才會(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)，則將對象頭設(shè)置成無鎖狀態(tài)，并撤銷偏向鎖；
如果線程處于活動(dòng)狀態(tài)，升級為輕量級鎖的狀態(tài)。

輕量級鎖（樂觀鎖）：輕量級鎖是指當(dāng)鎖是偏向鎖的時(shí)候，被第二個(gè)線程 B 所訪問，此時(shí)偏向鎖就會(huì)升級為輕量級鎖，線程 B 會(huì)通過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，則該線程將通過自旋進(jìn)行等待。但是當(dāng)自旋超過一定的次數(shù)時(shí)，輕量級鎖便會(huì)升級為重量級鎖；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)線程來訪時(shí)，輕量級鎖也會(huì)升級為重量級鎖。

重量級鎖（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)。
重量級鎖通過對象內(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)行過程

檢查鎖對象的Mark Word 中的偏向鎖標(biāo)識是否為 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，則說明發(fā)生競爭，撤銷偏向鎖，進(jìn)而升級為輕量級鎖（樂觀鎖）

當(dāng)前線程使用 CAS 將對象頭的 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，表示其它線程競爭鎖，當(dāng)前線程嘗試使用自旋來獲取鎖

如果自旋成功則依然處于輕量級狀態(tài)

如果自旋失敗，則膨脹為重量級鎖（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)嘗試獲取輕量級鎖，啟用自旋鎖，如果自旋也沒有獲取到鎖，則使用重量級鎖，沒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內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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