「Synchronized与锁升级」锁优化的背景及性能的变化

Synchronized锁优化的背景

• 用锁能够实现数据的 安全性 ，但是会带来 性能下降 。

• 无锁能够基于线程并行提升程序性能，但是会带来 安全性下降 。

Synchronized的性能变化

java5以前

只有Synchronized，这个是操作系统级别的重量级操作，重量级锁，假如锁的竞争比较激烈的话，性能下降。

用户态和内核态之间的切换

Java的线程是映射到操作系统原生线程之上的，如果要阻塞或唤醒一个线程就需要操作系统介入，需要在户态与核心态之间切换，这种切换会消耗大量的系统资源，因为用户态与内核态都有各自专用的内存空间，专用的寄存器等，用户态切换至内核态需要传递给许多变量、参数给内核，内核也需要保护好用户态在切换时的一些寄存器值、变量等，以便内核态调用结束后切换回用户态继续工作。

在Java早期版本中， synchronized属于重量级锁，效率低下，因为监视器锁（monitor）是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock来实现的 ，挂起线程和恢复线程都需要转入内核态去完成，阻塞或唤醒一个Java线程需要操作系统切换CPU状态来完成，这种状态切换需要耗费处理器时间，如果同步代码块中内容过于简单，这种切换的时间可能比用户代码执行的时间还长”，时间成本相对较高，这也是为什么早期的synchronized效率低的原因

为什么每一个对象都可以成为一个锁

• markOop.hpp

Monitor可以理解为一种同步工具，也可理解为一种同步机制，常常被描述为一个Java对象。 Java对象是天生的Monitor，每一个Java对象都有成为Monitor的潜质，因为在Java的设计中 ，每一个Java对象自打娘胎里出来就带了一把看不见的锁，它叫做内部锁或者Monitor锁。

Monitor的本质是依赖于底层操作系统的Mutex Lock实现，操作系统实现线程之间的切换需要从用户态到内核态的转换，成本非常高。

• Monitor(监视器锁)

Monitor是在jvm底层实现的，底层代码是c++ 。本质是依赖于底层操作系统的Mutex Lock实现，操作系统实现线程之间的切换需要从用户态到内核态的转换，状态转换需要耗费很多的处理器时间成本非常高。 所以synchronized是Java语言中的一个重量级操作。

Monitor与Java对象以及线程是如何关联 ？

1.如果一个java对象被某个线程锁住，则该java对象的Mark Word字段中LockWord指向monitor的起始地址

2.Monitor的Owner字段会存放拥有相关联对象锁的线程id

Mutex Lock 的切换需要从用户态转换到核心态中，因此状态转换需要耗费很多的处理器时间。

Java 6之后

为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗， 引入了轻量级锁和偏向锁 ，这是一个逐步升级锁的过程。

无锁–>偏向锁–>轻量级锁–>重锁

最后

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