面试题答案
一键面试可重入锁性能优化理解
- 锁粗化
- 原理：在某些情况下，如果一系列的连续操作都对同一个对象反复加锁和解锁，甚至加锁操作出现在循环体中，频繁的加锁解锁操作会导致性能损耗。锁粗化就是将多次连续的加锁、解锁操作合并成一次，扩展锁的作用范围。
- 在可重入锁场景中的应用：例如，在一个循环体内对同一个可重入锁进行加锁解锁操作，如
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();，在循环for (int i = 0; i < 1000; i++) { lock.lock(); // 业务操作 lock.unlock(); }，可以将锁粗化，把加锁操作移到循环体外，lock.lock(); try { for (int i = 0; i < 1000; i++) { // 业务操作 } } finally { lock.unlock(); }，这样减少了加锁解锁的次数，提高性能。
- 锁消除
- 原理：Java虚拟机（JVM）在运行时，通过对运行上下文的扫描，去除不可能存在竞争的锁。这是基于逃逸分析技术，JVM分析对象的作用域，如果对象只在一个线程内使用，没有逃逸出线程，那么对该对象的加锁操作是无意义的，可以消除。
- 在可重入锁场景中的应用：比如在一个方法内创建了一个局部对象，并对该对象使用可重入锁进行同步操作，但该对象始终未逃出该方法作用域，JVM可能会消除对这个对象的可重入锁操作，因为不存在线程竞争。
可重入锁与Synchronized锁升级策略
- 可重入锁没有类似Synchronized锁的锁升级策略
- Synchronized锁升级策略：
- 无锁状态：当一个对象刚开始没有任何线程访问时，处于无锁状态。
- 偏向锁：当第一个线程访问该对象时，会在对象头中记录该线程的ID，以后该线程再次访问该对象时，只需要检查对象头中的线程ID是否与自己一致，无需进行CAS操作，提高了性能。如果有其他线程访问，偏向锁会被撤销。
- 轻量级锁：偏向锁撤销后，会升级为轻量级锁。多个线程在不同时间段交替访问该对象时，线程会在自己的栈帧中创建锁记录，通过CAS操作将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针。如果CAS操作成功，线程获得锁，否则自旋尝试获取锁，自旋一定次数后还未获取到锁，会升级为重量级锁。
- 重量级锁：当轻量级锁自旋失败后，升级为重量级锁。此时其他线程访问该对象，会被阻塞进入等待队列，等待持有锁的线程释放锁。
- 可重入锁（如ReentrantLock）：ReentrantLock基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架实现，主要通过FIFO队列来管理等待获取锁的线程，没有像Synchronized那样的锁升级过程。它通过一个int类型的变量来记录锁的持有次数（可重入特性），获取锁和释放锁的操作围绕这个变量和AQS队列进行，相对来说机制较为简单直接，不依赖于锁升级来优化性能。
- Synchronized锁升级策略：