Java 并发面试题, Java 中的 synchronized 轻量级锁是否会进行自旋?
Java 并发面试题, Java 中的 synchronized 轻量级锁是否会进行自旋?
QA
Step 1
Q:: Java 中的 synchronized 轻量级锁是否会进行自旋？
A:: 是的，在 Java 中，synchronized 轻量级锁会进行自旋。在对象头中，锁的状态有无锁、轻量级锁、重量级锁等。轻量级锁通过 CAS 操作尝试获取锁，如果失败，线程会自旋一段时间再次尝试获取锁，而不是立即进入阻塞状态。自旋的目的是为了减少线程的上下文切换，提高性能。
Step 2
Q:: 什么是自旋锁？它与互斥锁有什么区别？
A:: 自旋锁是一种在等待锁时不会立即阻塞线程，而是让线程自旋（不断循环检查锁是否可用）的方法。与互斥锁不同，互斥锁在无法获取锁时会将线程挂起（阻塞），等待锁释放后再唤醒线程。自旋锁适用于锁竞争不激烈且持有锁时间短的场景，可以减少线程上下文切换的开销。但如果锁竞争激烈或持有锁时间长，自旋锁会导致 CPU 资源浪费。
Step 3
Q:: Java 中的 synchronized 锁的实现原理是什么？
A:: 在 Java 中，synchronized 关键字通过对象监视器（Object Monitor）实现锁机制。每个对象都有一个监视器，当一个线程进入 synchronized 块或方法时，它会尝试获取对象的监视器。如果成功获取（即没有其他线程持有监视器），线程可以继续执行，否则线程会被阻塞，直到监视器被释放。JVM 中，synchronized 的实现经历了从偏向锁、轻量级锁到重量级锁的优化过程，以提高性能。
Step 4
Q:: 轻量级锁和重量级锁的区别是什么？
A:: 轻量级锁（Lightweight Locking）和重量级锁（Heavyweight Locking）的主要区别在于锁的实现机制和性能。轻量级锁使用 CAS 操作和自旋机制来尝试获取锁，适用于竞争不激烈的场景，可以减少线程上下文切换。而重量级锁在竞争激烈时会使用操作系统的 mutex 实现，导致线程挂起和唤醒，适用于锁竞争激烈的场景。轻量级锁在性能上优于重量级锁，但重量级锁更适用于高竞争的情况。
Step 5
Q:: 什么是偏向锁？它是如何工作的？
A:: 偏向锁（Biased Locking）是一种 JVM 优化技术，旨在减少无竞争情况下的锁开销。当一个线程第一次获得对象锁时，对象头会记录该线程 ID，并将锁状态设置为偏向锁。此后，如果同一线程再次请求该锁，无需进行同步操作，直接进入同步块。偏向锁适用于绝大多数情况下锁没有竞争的场景，可以极大地提高性能。但在有竞争时，偏向锁会撤销并升级为轻量级锁或重量级锁。