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锁升级过程

synchronized在JDK 1.6之前是一个重量级锁，它的使用会直接向操作系统请求锁资源，因此效率较低且占用内存资源较大。在JDK 1.6及以后的版本中，引入了锁升级机制，能够根据实际情况自动调整锁的重量级，以提高效率和资源利用率。这种机制分为偏向锁、轻量级锁和重量级锁的多级升级过程，具体如下：

1. 偏向锁升级到轻量级锁的过程

偏向锁并不是传统意义上的锁资源，而是一种特殊的标记。它作为一个优先级标签，用于表示某个线程优先获得锁。如果一个线程已经获得偏向锁，其他线程在请求锁资源时必须等待。但在多线程环境下，当有其他线程请求锁时，偏向锁会自动升级为轻量级锁，以确保资源的高效利用。在这种情况下：

• 每个线程都需要生成独立的锁记录（LockRecord，简称LR）。
• 线程通过“比较与交换”（CAS）机制来抢占锁记录的指针。
• 如果抢占成功，锁记录的指针会更新为当前线程的标记，这表明该线程已经获得锁；如果失败，线程会在原地自旋等待，直到成功获取锁为止。

这种机制能够在存在竞争的情况下，轻松地将偏向锁升级为轻量级锁。

2. 轻量级锁升级到重量级锁的过程

尽管轻量级锁（自旋锁）的自旋方式能够减少等待时间，但在以下情况下会自动升级为重量级锁：

#####老版本的升级条件

• 自旋次数超过限制：如果线程在尝试获取锁时进行自旋超过10次，JVM会直接将锁升级为重量级锁。\
• 自旋线程数量超过CPU核数的二分之一：当自旋锁的线程数量超过CPU核数的一半时，锁也会直接升级为重量级锁。

#####新版本的升级条件

在新版本的JVM中，采用了自适应自旋（Adaptive CAS）机制。JVM会根据实际性能情况动态调整自旋次数，避免传统自旋锁的资源占用问题。这种机制使得锁升级更加智能和灵活，不需要手动配置参数就能达到最优效果。

总结

通过对上述过程的了解，可以看出锁升级机制在多线程环境下起到了关键作用。在偏向锁阶段，为单线程环境提供了优化；而轻量级锁和重量级锁的升级机制则确保了在多线程、高并发场景下的资源利用率和系统性能。这种多层次的锁升级机制，使得Java的并发编程能力得到了进一步提升。