java中的锁:Synchronized的四种状态(无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁)

约定不等于承诺〃 2024-03-22 20:42 91阅读 0赞

## 1、什么是Synchronized? ##

Synchronized是java中的关键字,是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：(类, 方法, 代码块)

synchronized可以保证方法或代码块在运行时，**同一时刻只有一个线程**可以进入到临界区（互斥性）所以它也是**排它锁**，同时它还保证了共享变量的内存可见性。

在JDK1.6版本之前一直被称为''重量级锁'',但是在1.6之后进行了大量的优化. 主要包括为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗而引入的 **偏向锁** 和 **轻量级锁** 以及其它**各种优化**之后变得在某些情况下并不是那么重了.在线程冲突较少的情况下，可以获得和CAS类似的性能；而线程冲突严重的情况下，性能远高于CAS。

详细可以参考 [http://t.csdn.cn/1h4x8][http_t.csdn.cn_1h4x8]

## 2、**Synchronized的四种状态** ##

这四种状态是在jdk1.6之后引入的,分别为**:(无锁->偏向锁->轻量级锁->重量级锁 )** 这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。

### 无锁 ###

无锁的特点就是修改操作在循环内进行，线程会不断的尝试修改共享资源。如果没有冲突就修改成功并退出，否则就会继续循环尝试。也就是CAS（CAS是基于无锁机制实现的）。

### 偏向锁 ###

偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁，降低获取锁的代价。

偏向锁只有遇到其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁，线程不会主动释放偏向锁。

### 轻量级锁 ###

是指当锁是偏向锁的时候，被另外的线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，从而提高性能。

若当前只有一个等待线程，则该线程通过自旋进行等待。但是当自旋超过一定的次数，或者一个线程在持有锁，一个在自旋，又有第三个来访时，轻量级锁升级为重量级锁。

### 重量级锁 ###

在轻量级锁状态下,如果有第三个来访时,就会自动升级成重量级锁

#### 锁的优缺点 ####

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>锁</td> 
   <td>优点</td> 
   <td>缺点</td> 
   <td>实用场景</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>偏向锁</td> 
   <td>加锁和解锁不需要CAS操作，没有额外的性能消耗，和执行非同步方法相比仅存在纳秒级的差距</td> 
   <td>如果线程间存在锁竞争，会带来额外的锁撤销的消耗</td> 
   <td>适用于只有一个线程访问同步快的场景</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>轻量级锁</td> 
   <td>竞争的线程不会阻塞，提高了响应速度</td> 
   <td>如线程成始终得不到锁竞争的线程，使用自旋会消耗CPU性能</td> 
   <td>追求响应时间，同步快执行速度非常快</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>重量级锁</td> 
   <td>线程竞争不适用自旋，不会消耗CPU</td> 
   <td>线程阻塞，响应时间缓慢，在多线程下，频繁的获取释放锁，会带来巨大的性能消耗</td> 
   <td>追求吞吐量，同步快执行速度较长</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意：**锁之间的相互转换过程是不可逆的**，也就是说只能由无锁-->偏向锁-->轻量级锁-->重量级锁

> 用通俗的大白话来讲（我的理解）：
> 
>  *  偏向锁适用于几乎没有并发的时候，虽然可以有多线程，但不是同一时刻，每个线程的存活时间都很短
>  *  轻量级锁可以快速知道锁什么时候释放，不需要让线程进入阻塞队列，提高效率，缺点是增加了cpu的损耗。所以轻量级锁中有个cpu自旋，极大消耗cpu。当并发特别高的时候，对cpu损耗极大，浪费时间。
>  *  当高并发的情况，竞争失败就放入阻塞队列，这样对cpu消耗极少，这样就升级成了重量级锁。也就是说，在高并发情况下，我们选择重量级锁

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