重新認識 synchronized（下）：鎖升級、Mark Word、偏向/輕量級/重量級鎖深度解析

重新認識 synchronized（下）：鎖升級、Mark Word、偏向/輕量級/重量級鎖深度解析

synchronized 既保證原子性又保證內存可見性，是 JVM 基於 Monitor 實現的鎖機制。JDK 1.6 引入偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖優化，鎖只能單向升級（無鎖 → 偏向 → 輕量級 → 重量級），不支持降級。

同步語義的雙重含義

• 互斥：線程退出前，對象狀態變更對其他線程不可見
• 可見：線程進入同步塊時，能看到上一個線程對對象狀態的最終修改

線程安全 vs 線程同步

• 線程安全：屬性，多線程環境下不出現數據競爭
• 線程同步：方式，串行化訪問共享資源，如春運搶票排隊買票

字節碼指令層面實現

// 同步代碼塊：monitorenter / monitorexit
// 同步方法：ACC_SYNCHRONIZED 標志

public void methodA() {
    // 反編譯關鍵指令：
    // 3: monitorenter        ← 獲取鎖
    // ... 方法體
    // 13: monitorexit       ← 釋放鎖（正常退出）
    // 19: monitorexit       ← 釋放鎖（異常退出）
}

異常表確保異常路徑也能釋放鎖，防止死鎖。

鎖升級機制詳解

Mark Word 佈局（64位 JVM）

• 25 bits：HashCode
• 4 bits：GC 分代年齡
• 1 bit：偏向鎖標記
• 54 bits：偏向線程 ID / 指向 Lock Record / 指向 Monitor 對象

關鍵優化參數

• -XX:BiasedLockingStartupDelay=0：啟動即啟用偏向鎖（默認 4s 延遲）
• -XX:-UseBiasedLocking：禁用偏向鎖
• -XX:PreBlockSpin：自旋次數（JDK 1.7+ 自適應）

總結

synchronized 經過多版本演進已非「重鎖」刻板印象。理解鎖升級、Mark Word、自旋優化，能指導鎖粒度設計、減少競爭、排查性能瓶頸。實戰中：縮小同步塊、避免長時間持有鎖、善用併發容器替代顯式鎖。