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一、锁升级基础

1）偏向锁

2）轻量级锁（自旋锁）

3）重量级锁

二、为什么要有锁升级过程？

1）减少无竞争情况下的同步操作开销

2）尽量避免线程切换的开销

3）降低内存消耗

4）提高系统吞吐量

三、锁升级具体过程

一、锁升级基础

1）偏向锁

        只有一个线程争抢锁资源的时候.将线程拥有者标识为当前线程。引入了偏向锁目的是来尽可能减少无竞争情况下的同步操作开销。当一个线程访问同步块并获取对象的锁时，会将锁的标记记录在线程的栈帧中，并将对象头中的Thread ID设置为当前线程的ID。此后，当这个线程再次请求相同对象的锁时，虚拟机会使用已经记录的锁标记，而不需要再次进入同步块。

2）轻量级锁（自旋锁）

        一个或多个线程通过CAS去争抢锁,如果抢不到则一直自旋。虚拟机会将对象的Mark Word复制到线程的栈帧中作为锁记录，并尝试使用CAS（Compare and Set）操作尝试获取锁。如果CAS成功，则表示线程获取了轻量级锁，并继续执行同步块。如果CAS失败，说明有竞争，虚拟机会通过自旋（spinning）等待其他线程释放锁

3）重量级锁

如果自旋等待不成功，虚拟机会将轻量级锁升级为重量级锁。在这种状态下，虚拟机会将线程阻塞，并使用操作系统的互斥量来实现锁的释放和获取。

需要注意的是，锁的升级是逐级升级的过程，而不会存在降级。换句话说，一旦锁升级到更高级别，就不会再回到低级别。

二、为什么要有锁升级过程？

        锁的升级过程是为了提供更好的性能和吞吐量，并减少多线程竞争产生的开销。下面是锁的升级过程的一些原因：

1）减少无竞争情况下的同步操作开销

        在多线程环境下，如果没有竞争，每个线程都可以安全地访问共享资源，无需进行同步操作。锁的升级过程中的第一阶段偏向锁（Biased Locking）就是为了在无竞争的情况下减少同步操作的开销。它通过记录线程ID来避免对锁的加锁和解锁操作，提高了单线程访问同步代码块时的性能。

2）尽量避免线程切换的开销

        锁的升级过程中的第二阶段轻量级锁（Lightweight Locking）是为了减少线程切换的开销。它使用CAS（Compare and Set）操作来尝试获取锁，如果成功则可以继续执行同步块，无需线程切换；如果失败，则会进行自旋操作等待锁的释放。自旋操作避免了线程挂起和切换的开销，提高了多线程竞争时的性能。

3）降低内存消耗

        锁的升级过程中的第二阶段轻量级锁使用对象头中的一部分位来存储线程ID和锁标记，不需要额外的内存存储锁的状态。相对于传统的重量级锁，它能够节省内存消耗。

4）提高系统吞吐量

        锁的升级过程可以使多个线程在无竞争情况下快速获取锁，避免了线程阻塞和等待的开销。这样，系统的吞吐量会更高，因为更多的线程可以并发地执行任务。

总而言之，锁的升级过程是为了提高多线程环境下的性能和吞吐量，减少同步操作的开销，并尽量避免线程切换的开销。Java虚拟机根据线程竞争的情况和锁的使用情况自动进行锁的升级和降级，以优化多线程程序的性能。

三、锁升级具体过程

1）当只有一个线程去争抢锁的时候,会先使用偏向锁,就是给一个标识,说明现在这个锁被线程a占有.
2）后来又来了线程b,线程c,说凭什么你占有锁,需要公平的竞争,于是将标识去掉,也就是撤销偏向锁,升级为轻量级锁,三个线程通过CAS自旋进行锁的争抢(其实这个抢锁过程还是偏向于原来的持有偏向锁的线程).
3）现在线程a占有了锁,线程b,线程c一直在循环尝试获取锁,后来又来了十个线程,一直在自旋,那这样等着也是干耗费CPU资源,所以就将锁升级为重量级锁,向内核申请资源,直接将等待的线程进行阻塞.