锁升级、锁消除和锁粗化

锁升级

1. 无锁 → 偏向锁

   • 条件：只有一个线程进入同步块。
   • 表现：JVM 通过 CAS 将线程 ID 记录在对象头中。之后该线程再次进入时，只需要比对 ID 是否一致，无需任何同步操作。

2. 偏向锁 → 轻量级锁

   • 条件：另一个线程尝试竞争偏向锁。
   • 表现：偏向锁被撤销，锁升级为轻量级锁。双方通过 CAS 尝试修改对象头来获取锁，不会让线程阻塞。

3. 轻量级锁 → 重量级锁

   • 条件：CAS 自旋超过阈值（自旋次数过多）、自旋线程数过多，或者有线程在等待。
   • 表现：锁膨胀为重量级锁。未获取到锁的线程会被挂起（阻塞） ，进入等待队列，等待操作系统的唤醒。

锁消除（Lock Elimination）与锁粗化（Lock Coarsening）

• 锁消除：JIT 编译器通过逃逸分析，发现某些同步代码根本不可能被多线程访问，就会直接去掉 synchronized 锁。例如，局部变量 StringBuffer 的 append 方法（原方法是同步的），若只在方法内部使用，不会被其他线程共享，锁就会被消除。
• 锁粗化：如果 JVM 检测到一系列连续的锁操作（如循环内反复加锁/解锁），会将锁的范围扩大到整个操作序列的外部，减少频繁获取/释放锁带来的性能损耗。