Java面试总结
1.synchronized 通过监视器锁来实现线程同步
2.每个 Java 对象都有一个监视器锁
3.线程在获取了对象的监视器锁后，可以执行被修饰的代码
4.线程在释放了对象的监视器锁后，其他线程可以尝试获取监视器锁
5.Monitor 的结构：
1.Owner：当前持有锁的线程
2.EntryList：等待获取锁的线程队列
3.WaitSet：调用 wait() 方法后进入等待状态的线程队列
6.锁的状态：
1.无锁状态：对象未被任何线程锁定
2.偏向锁：只有一个线程访问锁时，JVM 会优化为偏向锁，避免 CAS 操作
1.轻量级锁：多个线程竞争锁时，JVM 会升级为轻量级锁，使用 CAS 操作
1.重量级锁：当竞争激烈时，JVM 会升级为重量级锁，线程进入阻塞状态
5.对象头与锁：Java 对象在内存中的布局分为三部分：
1.对象头（Header）：包含锁信息、GC 信息等
2.实例数据（Instance Data）：对象的字段数据
3.对齐填充（Padding）：为了内存对齐而填充的字节
6.synchronized 的锁信息存储在对象头中，对象头的主要组成部分包括：
1.Mark Word：存储对象的哈希码、锁状态、GC 分代年龄等信息
1.Klass Pointer：指向对象所属类的元数据
7.Mark Word中锁的状态通过不同的标志位来表示
1.无锁状态：锁标志位为 01
2.偏向锁：锁标志位为 01，并记录偏向线程 ID
3.轻量级锁：锁标志位为 00
4.重量级锁：锁标志位为 10
8.锁的升级过程：JVM 对 synchronized 的锁进行了优化，锁的状态会根据竞争情况逐步升级
1.偏向锁
1.适用场景：只有一个线程访问锁
2.原理：在对象头中记录偏向线程 ID，后续该线程可以直接获取锁，无需 CAS 操作
3.优点：减少锁竞争的开销
2.轻量级锁
1.适用场景：多个线程交替访问锁，但没有竞争
2.原理：使用 CAS 操作将对象头的 Mark Word 替换为指向线程栈中锁记录的指针
3.优点：避免线程阻塞，减少上下文切换
3.重量级锁
1.适用场景：多个线程竞争锁
2.原理：将对象头的 Mark Word 替换为指向 Monitor 的指针，线程进入阻塞状态
3.优点：解决高并发竞争问题
9.synchronized 的底层实现
1.字节码层面：当方法或代码块被 synchronized 修饰时，JVM 会在字节码中插入 monitorenter 和 monitorexit 指令
1.monitorenter：获取对象的 Monitor
2.monitorexit：释放对象的 Monitor
2.JVM 层面
1.JVM 会根据锁的状态和竞争情况，选择合适的锁机制（偏向锁、轻量级锁、重量级锁）。
2.如果锁竞争激烈，JVM 会将锁升级为重量级锁，线程进入阻塞状态，等待锁释放
10.synchronized 的优化：为了提升 synchronized 的性能，JVM 引入了以下优化技术
1.锁消除（Lock Elimination）：JVM 在编译时通过逃逸分析，判断锁对象是否只被一个线程访问。如果是，则消除锁
2.锁粗化（Lock Coarsening）：如果多个连续的锁操作作用于同一个对象，JVM 会将多个锁合并为一个锁，减少锁的获取和释放次数
3.自适应自旋（Adaptive Spinning）：在轻量级锁竞争时，线程会自旋等待锁释放。JVM 会根据历史数据动态调整自旋次数