Java 同步锁的升级原理及过程

同步锁在 Java 中是一种保证多线程并发安全的机制。在 Java 6 及之前的版本中，同步锁的实现主要依赖于操作系统提供的互斥量（Mutex）机制。但是，从 Java 6 开始，引入了更高效的锁升级策略，以提升并发性能。本文将介绍 Java 同步锁的升级原理及过程，并提供相应的源代码示例。

Java 同步锁的升级过程可以分为以下几个阶段：

1. 偏向锁（Biased Locking）阶段：
   在对象被创建时，锁会处于偏向锁状态。这时，偏向锁会绑定到创建它的线程上，当线程再次请求锁时，无需进行额外的操作，就可以直接获取锁。偏向锁的目标是优化单线程环境下的锁操作。

2. 轻量级锁（Lightweight Locking）阶段：
   当有多个线程竞争同一个锁时，偏向锁会升级为轻量级锁。轻量级锁使用 CAS（Compare and Swap）操作来实现，它通过在对象头部的 Mark Word 字段中存储锁记录的指针或标记。如果获取锁的线程能够成功将 Mark Word 替换为指向锁记录的指针，那么它就获得了锁。在这个阶段，线程会自旋一段时间，尝试获取锁，而不是进行阻塞，以减少线程切换的开销。

3. 重量级锁（Heavyweight Locking）阶段：
   如果轻量级锁获取锁的线程自旋过程中仍然无法成功获取到锁，那么锁就会升级为重量级锁。重量级锁会引起阻塞，被阻塞的线程会进入到一个等待队列中，等待锁释放。当锁释放时，等待队列中的线程将进行竞争，只有一个线程能够获取到锁，其他线程将继续等待。

下面是一个示例代码，演示了同步锁的升级过程：