Java并发面试题, 当 Java 的 synchronized 升级到重量级锁时,会发生什么?
Java并发面试题, 当 Java 的 synchronized 升级到重量级锁时,会发生什么?
QA
Step 1
Q:: 当 Java 的 synchronized 升级到重量级锁时，会发生什么？
A:: 当 synchronized 升级到重量级锁时，JVM 会通过操作系统的原生互斥锁（Mutex）来进行线程同步。这意味着线程的阻塞和唤醒不再是由 JVM 自行控制，而是依赖于操作系统的内核调度。重量级锁会导致线程从用户态进入内核态，这个过程非常耗时，从而降低了系统的性能。这种锁通常是在锁竞争激烈时发生的，因为轻量级锁和偏向锁已经无法满足同步需求。
Step 2
Q:: 什么是 Java 的偏向锁？
A:: 偏向锁（Biased Locking）是 JVM 为了提高同步性能而引入的一种优化机制。当一个线程首次获得锁时，JVM 会将该锁的偏向标记设置为该线程。以后该线程再次进入同步块时，不再需要执行同步操作（如 CAS 操作），而是直接进入，从而减少了同步的开销。但如果有其他线程尝试获取锁时，偏向锁会撤销，锁会升级为轻量级锁。
Step 3
Q:: 轻量级锁和重量级锁的区别是什么？
A:: 轻量级锁（Lightweight Lock）使用 CAS 操作来尝试获取锁，它避免了重量级锁所需的操作系统调用。轻量级锁在锁竞争较少的情况下性能很好，但在高并发场景下会导致自旋消耗 CPU，从而影响性能。重量级锁则依赖于操作系统的锁机制，当锁竞争激烈时，线程会被挂起，直到锁被释放。重量级锁更适合在竞争非常激烈的情况下使用。
Step 4
Q:: 为什么 synchronized 会有锁升级的过程？
A:: synchronized 锁升级的目的是为了在不同的竞争场景下，动态调整锁的实现方式，以最大化性能。在没有竞争的情况下，使用偏向锁可以消除同步开销；在轻度竞争下，轻量级锁通过自旋避免线程阻塞；而在激烈竞争下，重量级锁通过挂起线程减少 CPU 消耗。这种分级机制让 synchronized 能够在不同的并发场景下都保持相对较高的性能。