锁升级 | 程序员小明

在Java中，锁升级是指在多线程环境下，锁从较低的粒度升级到更高的粒度，以提高并发性能。常见的锁升级方式包括偏向锁、轻量级锁和重量级锁。

偏向锁：在没有竞争的情况下，将锁记录在线程的锁记录（Thread Local Lock Record）中，以减少不必要的同步开销。当其他线程尝试获取这个锁时，偏向锁会自动升级为轻量级锁。
轻量级锁：当多个线程竞争同一个锁时，锁会升级为轻量级锁。轻量级锁利用CAS（Compare and Swap）操作来实现对锁的获取和释放，避免了线程阻塞和切换的开销。
重量级锁：当轻量级锁无法解决线程竞争问题时，锁会进一步升级为重量级锁。重量级锁使用操作系统的互斥量（Mutex）来实现对锁的获取和释放，具有可靠性高但开销较大的特点。

锁升级的过程是根据具体场景和竞争情况动态进行的，Java的虚拟机会根据运行时数据来选择合适的锁粒度。锁升级可以提高并发性能，但也会增加一些额外的开销，因此在设计和使用锁时需要根据实际情况进行权衡和选择。

在Java中，锁升级主要涉及到两种锁：ReentrantLock和synchronized。

ReentrantLock：
ReentrantLock是Java.util.concurrent包下提供的可重入锁（Reentrant Lock），它可以作为替代synchronized关键字的一种更加灵活、可扩展的锁机制。ReentrantLock内部通过CAS操作和自旋来实现锁的获取和释放，具备更低的锁竞争开销。
在使用ReentrantLock时，可以手动控制锁的获取和释放，可以使用lock()方法获取锁，调用unlock()方法释放锁。此外，ReentrantLock还支持公平锁和非公平锁的选择。
synchronized：
synchronized关键字是Java中最常见的锁机制，可以修饰代码块或者方法，也是可重入锁。当一个线程获取到synchronized锁之后，其他线程会被阻塞直到该线程释放锁。
synchronized关键字的锁升级过程是由JVM自动完成的。初始状态下，synchronized是偏向锁。当有多个线程竞争同一个锁时，会升级为轻量级锁。如果轻量级锁竞争失败，则升级为重量级锁。

需要注意的是，synchronized比ReentrantLock更简单易用，但在某些特定场景下，ReentrantLock可能更灵活，例如支持可中断锁、超时锁、公平锁等特性。在选择锁的时候，应根据具体需求和性能需求来选择合适的锁机制。