Java锁升级详解：从偏向锁到重量级锁的演进

### Java 锁升级机制原理及过程 在Java中，锁升级是为了优化同步操作的性能而设计的一种机制。当多个线程尝试访问同一个资源时，JVM会根据不同的情况调整锁的状态以提高效率。 #### 初始状态：无锁 当没有任何线程持有对象上的锁时，该对象处于未锁定状态。此时的对象头中的Mark Word仅存储对象的元数据信息[^2]。 #### 偏向锁 一旦有第一个线程请求获取此对象上的锁，则进入偏向模式。在此阶段，JVM会在对象头部记录下当前拥有锁的线程ID，并标记为偏向锁。对于后续来自同一线程对该锁的操作，无需再执行昂贵的竞争检测逻辑；只要确认是相同的线程再次访问即可直接允许其继续运行。这种处理方式极大地减少了单一线程场景下的同步成本。 ```java synchronized (object) { // Critical section code here... } ``` #### 轻量级锁 然而，如果有其他不同线程也试图获取相同对象上的锁，在发现已有另一个活动线程正在占用的情况下，原先持有的偏向锁会被撤销并转换成轻量级锁。这时两个或更多线程之间会发生短暂的竞争状况——通过自旋等待的方式轮流争取所有权直到其中一个成功为止。这种方式可以避免立即陷入更耗资源的操作系统级别的阻塞调度流程。 #### 重量级锁 假如上述自旋未能快速解决问题（即存在长时间持续不断的高并发争用），那么最终将会升级到重量级锁形式。这意味着所有参与竞争的线程都将被挂起放入操作系统内核态队列里排队等候CPU时间片分配来重新争夺监视器控制权。这显然不是最理想的解决方案因为涉及到上下文切换所带来的巨大开销。 #### 升级顺序总结 整个过程中锁级别按照如下路径逐步提升： 1. **无锁** 2. **偏向锁** —— 当首次遇到新的独占线程时启用 3. **轻量级锁** —— 发生跨线程共享需求时转变而来 4. **重量级锁** —— 如果频繁发生冲突则进一步恶化至此形态 值得注意的是，这些变化都是透明地由虚拟机内部管理完成，开发者通常不需要显式干预这一过程。