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• synchronized的實現原理與應用

synchronized 重量級鎖

1.6版本之前 synchronized 被稱之為 重量級鎖
1.6版本對 synchronized 進行了優化，主要優化的點在於 減少 獲得鎖和釋放鎖帶
來的效能消耗，為實現這個目的引入了偏向鎖、與輕量級鎖。 

synchronized 實現同步的基礎

Java中每一個物件都可以作為鎖。
普通同步方法，鎖是當前例項物件。
靜態同步方法塊，鎖是當前類的Class物件。
對於同步方法塊，鎖是synchronized括號裡配置的物件。

synchronized 同步鎖的獲取 底層原理
如下圖所示：

synchronized 用的鎖是存在java物件頭裡的。
物件頭中的Mark-word 預設儲存物件的hashcode、分代年齡、和鎖標誌位。
Mark-word 中儲存的資料會隨著鎖標誌位的變化而變化
輕量級鎖-00
重量級鎖-10
GC標記-11
偏向鎖-01

鎖的升級與對比
Java SE 1.6 當中鎖一共有4種狀態，級別從低到高一次為:無鎖狀態、偏向鎖狀態、輕量級鎖狀態、重量級鎖狀態。鎖可以升級但不能降級，這種鎖升級但不能降級的策略，目的是為了提高獲得鎖與釋放鎖的效率。

1.偏向鎖原理

偏向鎖的優點及初始化過程：

• 加鎖解鎖不需要額外的資源消耗，只需要對比當前執行緒id在物件頭中是否儲存指向當前執行緒的偏向鎖。如果存在，表示當前執行緒已經獲得鎖。如果測試失敗，則查詢當前mark word中的偏向鎖標誌是否設定成為1，如果沒有設定，則使用CAS競爭鎖(非偏向鎖狀態)，如果設定了偏向鎖標誌，則嘗試使用CAS將物件頭的偏向鎖指向當前執行緒。

偏向鎖的撤銷：

• 偏向鎖使用了一種等到競爭出現才釋放鎖的機制，當其他執行緒嘗試競爭偏向鎖的時候，持有偏向鎖的執行緒才會釋放鎖。偏向鎖的撤銷，需要等待全域性安全點，這個時間點上沒有正在執行的位元組碼。它首先會暫停擁有偏向鎖的執行緒，然後檢查持有偏向鎖的執行緒活著，如果執行緒不處於活動狀態，則將物件頭設定為無鎖狀態。如果執行緒仍活著，擁有偏向鎖的棧會被執行完。

2.輕量級鎖原理

輕量級鎖加鎖：

• 執行緒在執行同步塊之前，JVM會先在當前執行緒的棧楨中建立儲存鎖記錄的空間，並將物件頭中的mark word 複製到鎖記錄當中，然後執行緒嘗試使用CAS將物件頭中的 mark word 替換為指向鎖記錄的指標。如果成功，當前執行緒獲得鎖，如果失敗，表示其他執行緒競爭鎖，當前執行緒便嘗試使用自旋鎖來獲取鎖。

輕量級鎖解鎖

• 輕量級解鎖時，會使用原子的CAS將鎖記錄(Displaced Mark Word)替換回到
  物件頭，如果成功，則表示沒有發生競爭。如果失敗，表示當前鎖存在競爭，鎖就會膨脹為重量級鎖。

總結

不同鎖的優缺點