锁升级过程中的两次自旋 面试重点

1.什么是自旋

        自旋（Spinning）是一种在多线程环境下等待锁的技术。当一个线程尝试获取某个已被其他线程持有的锁时，该线程不会立即进入阻塞状态，而是会在一个循环中持续检查锁的状态，即“自旋”。如果在这个过程中锁被释放了，那么该线程就可以立即获取锁，从而避免了线程阻塞和上下文切换的开销。

2.锁升级过程的第一次自旋

        第一次自旋发生在synchronized获取轻量级锁时，即当一个线程尝试获取一个被其他线程持有的轻量级锁时，它会自旋等待锁的持有者释放锁。
        在OpenJDK8中，轻量级锁的自旋默认是开启的，最多自旋15次，每次自旋的时间逐渐延长。如果15次自旋后仍然没有获取到锁，就会升级为重量级锁。

3.锁升级过程中的第二次自旋

        第二次自旋发生在synchronized 轻量级锁升级到重量级锁的过程中。即当一个线程尝试获取一个被其他线程持有的重量级锁时，它会自旋等待锁的持有者释放锁。
        在OpenJDK8中，默认情况下不会开启重量级锁自旋。如果线程在尝试获取重量级锁时，发现该锁已经被其他线程占用，那么线程会直接阻塞，等待锁被释放。如果锁被持有时间很短，可以考虑开启重量级锁自旋，避免线程挂起和恢复带来的性能损失。

4.自适应自旋

        在JDK6中之后的版本中，JVM引入了自适应的自旋机制。该机制通过监控轻量级锁自旋等待的情况动态调整自旋等待的时间。
        如果自旋等待的时间很短，说明锁的竞争不激烈，当前线程可以自旋等待一段时间，避免线程挂起和恢复带来的性能损失。如果自旋等待的时间较长，说明锁的竞争比较激烈，当前线程应该及时释放CPU资源，让其他线程有机会执行。
        自适应的自旋实现在ObjectSynchronizer：：FastHashCode(函数中。该函数会根据轻量级锁自旋等待的情况，调整自旋等待的时间。

5.自旋的实现

在OpenJDK 8的源码中，synchronized的升级过程中涉及到了多次自旋操作，其中包括:
        第一次自旋：在尝试获取轻量级锁失败后，线程会进行自旋，使用CAS操作去尝试获取锁。这里的
自旋并没有使用while循环，而是使用了C++的inline函数，如ObjectSynchronizer:：FastLock0)。
        第二次自旋：在尝试获取重量级锁失败后，线程会进行自旋，等待拥有锁的线程释放锁。这里的自
旋同样使用了C++的inline函数，如ObjectSynchronizer…：FastUnlock()。
        自适应自旋：在尝试获取轻量级锁时，线程会进行自旋，等待拥有锁的线程释放锁。但这里的自旋不是固定次数的，而是根据前一次自旋的时间和成功获取锁的概率进行自适应调整。这里的自旋实现在C++的Thread.inline.hpp中，如Thread:：SpinPause(。
        需要注意的是，虽然这些自旋操作并没有使用while循环实现，但其本质上都是在不断尝试获取锁或等待锁的过程中循环执行的。这些循环操作使用的是各种内建函数、指令集和C++的语法特性实现，能够更高效地执行自旋操作，从而提升锁的性能。