Synchronized全解读-06

Synchronized锁升级 —— 轻量级锁加锁与解锁

1）轻量级锁加锁

线程在执行同步代码块之前，JVM会先在当前线程的栈帧中创建存储锁记录的空间（Lock Record 记录），并将对象头中的Mark Word（前30位：25位的hashcode，4位的分代年龄，1位是否是偏向锁标志）复制到锁记录中，官方称之为Displaced Mark Word。然后线程尝试使用CAS将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针（指向线程栈帧中Lock Record的指针），如果成功，当前线程获得锁；如果失败，表示其他线程竞争锁，当前线程便尝试使用自旋来获取锁。

2）轻量级锁解锁

轻量级锁解锁时，会使用原子的CAS操作将Displaced Mark Word（Lock Record 记录）替换到对象头中，如果成功，则表示没有竞争发生；如果失败，表示当前锁存在竞争，锁就会膨胀成重量级锁。

示例代码：

需要关闭偏向锁，配置-XX:BiasedLockingStartupDelay=100000000

public class LightLock {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object obj = new Object();
        System.out.println("A 加锁前：" + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
        Thread A = new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                System.out.println("A 加锁中：" + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });
        A.start();

        Thread.sleep(500);

        System.out.println("B 加锁前：" + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
        Thread B = new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                System.out.println("B 加锁中：" + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });
        B.start();

        Thread.sleep(5000);

        synchronized (obj) {
            System.out.println("再次加锁中：" + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
        }

        Object newObj = new Object();
        synchronized (newObj) {
            System.out.println("新对象加锁中：" + ClassLayout.parseInstance(newObj).toPrintable());
        }
    }
}

测试结果：

结论：

• 锁升级，是依赖于class的，而并不是依赖于某一个创建的对象实例（偏向锁升级为轻量级锁）
• 锁升级，是依赖于当前创建的对象实例的（轻量级锁升级为重量级锁）

轻量级锁升级为重量级锁，只要线程发生了竞争，并且CAS替换失败，就会触发锁膨胀，升级为重量级锁，针对实例对象，并非对象的class。

资料：https://www.bilibili.com/video/BV1rQ4y1b73T/ 强推 河北王校长