30分钟彻底弄懂 synchronized 锁升级过程 _synchronized

在JAVA的并发编程领域中，我们进行会使用到锁这个东西，例如在多线程环境下为了预防某些线程安全问题，这里面可能会产生一些预想不到的问题，所以下边我整理了一系列关于JDK中锁的问题，帮助大家更加深入地了解它们。
synchronized真的是重量级锁嘛？这个问题相信大部分人在面试的时候都有遇到过，答案是否定的。这个要看JDK的版本来进行判断。如果JDK的版本在1.5之前使用synchronized锁的原理大概如下：

给需要加锁的资源前后分别加入一条“monitorenter”和“monitorexit”指令。
当线程需要进入这个代码临界区的时候，先去参与“抢锁”（本质是获取monitor的权限）
抢锁如果失败，就会被阻塞，此时控制权只能交给操作系统，也就会从 user mode 切换到 kernel mode, 由操作系统来负责线程间的调度和线程的状态变更, 需要频繁地在这两个模式下切换（上下文转换）。

可以看出，老模式的条件下去获取锁的开销是比较大的，所以后来JDK的作者才会在JDK中设计了Lock接口，采用CAS的方式来实现锁，从而提升性能。
但是当竞争非常激烈的时候，采用CAS的方式有可能会一直获取不到锁的话，不管进行再多的CAS也是在浪费CPU，这种状态下的性能损耗会比synchronized还要高。所以这类情况下，不如直接升级加锁的方式，让操作系统介入。
正因为这样，所以后边才会有了锁升级的说法。
synchronized的锁升级偏向锁在synchronized进行升级的过程中，第一步会升级为偏向锁。所谓偏向锁，它的本质就是让锁来记住请求的线程。
在大多数场景下，其实都是单线程访问锁的情况偏多，JDK的作者在重构synchronized的时候，给对象头设计了一个bit位，专门用于记录锁的信息，具体我们可以通过下边这个实际案例来认识下：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Object o = new Object();System.out.println("还没有进入到同步块");System.out.println("markword:" + ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());//默认JVM启动会有一个预热阶段，所以默认不会开启偏向锁Thread.sleep(5000);Object b = new Object();System.out.println("还没有进入到同步块");System.out.println("markword:" + ClassLayout.parseInstance(b).toPrintable());synchronized (o){System.out.println("进入到了同步块");System.out.println("markword:" + ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());}}

注意要引入一些第三方的依赖，辅助我们查看对象头的信息：

<dependency><groupId>org.openjdk.jol</groupId><artifactId>jol-core</artifactId>//这个版本号的不同，查看的内容格式也不同<version>0.16</version></dependency>

控制台输出的结果如下：

还没有进入到同步块# WARNING: Unable to attach Serviceability Agent. You can try again with escalated privileges. Two options: a) use -Djol.tryWithSudo=true to try with sudo; b) echo 0 | sudo tee /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scopemarkword:java.lang.Object object internals:OFFSZTYPE DESCRIPTIONVALUE08(object header: mark)0x0000000000000001 (non-biasable; age: 0)84(object header: class)0xf80001e5 124(object alignment gap)Instance size: 16 bytesSpace losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total还没有进入到同步块markword:java.lang.Object object internals:OFFSZTYPE DESCRIPTIONVALUE08(object header: mark)0x0000000000000005 (biasable; age: 0)84(object header: class)0xf80001e5 124(object alignment gap)Instance size: 16 bytesSpace losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total进入到了同步块markword:java.lang.Object object internals:OFFSZTYPE DESCRIPTIONVALUE08(object header: mark)0x00007000050ee988 (thin lock: 0x00007000050ee988)84(object header: class)0xf80001e5 124(object alignment gap)Instance size: 16 bytesSpace losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

这个案例中，如果你仔细观察控制台的内容，可以发现，当JVM刚启动的时候，对象头部的锁标志位是无锁状态。但是过了一整子（大概4秒之后），就会变成一个biasable的状态。如果需要调整这个延迟的时间，可以通过参数
-XX:BiasedLockingStartupDelay=0 来控制。
这里我解释下biasable的含义：