CAS与sychronized优化

CAS优化

CAS 优化过程:
CAS是一种乐观锁机制，它通过比较内存中的值与预期值是否一致来决定是否更新。如果一致，则更新；如果不一致，则说明有其他线程修改了该值，CAS操作失败，通常需要从新操作。

CAS的优化主要体现在减少了锁的开销，避免了线程阻塞，提高了并发性能。然而，CAS也存在一些问题，例如ABA问题（ABA问题指一个值被修改为另一个值，然后再修改回原来的值，CAS检测不到这种变化）以及循环自旋带来的性能损耗。

为了解决ABA问题，给要修改的数据引入版本号在CAS比较数据当前值和旧值的同时，也要比较版本号是否符合预期，如果发现当前读到的版本号一致，就真正执行修改操作，并让版本号自增；如果当前版本号比之前读到的版本号大，就认为操作失败。

sychronized优化

加锁⼯作过程:JVM 将 synchronized 锁分为 ⽆锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁 状态。会根据情况，进⾏依次升级。

synchronized 关键字在 JDK 1.6 之后进行了显著的优化，其优化过程主要体现在锁升级机制上，从无锁状态逐步升级到偏向锁、轻量级锁，最后才是重量级锁。

无锁状态: 对象的 Mark Word 中不存储锁信息。

偏向锁: 当一个线程访问同步块并获取锁时，JVM 会在对象头 Mark Word 中存储该线程的 ID，后续该线程再次访问时无需竞争锁。这是一种优化，减少了无竞争情况下的锁开销。 如果其他线程尝试访问，则偏向锁升级为轻量级锁。

轻量级锁: 如果多个线程竞争锁，偏向锁升级为轻量级锁。轻量级锁使用 CAS 操作来尝试获取锁，如果 CAS 成功，则线程获得锁；如果失败，则轻量级锁升级为重量级锁。轻量级锁避免了重量级锁的系统调用开销。

重量级锁: 当轻量级锁竞争激烈时，锁升级为重量级锁，此时会使用操作系统提供的互斥锁来实现同步，性能开销较大。 这通常发生在高并发场景下。

锁消除：
定义：锁消除是指在编译时，JVM分析代码并消除不必要的锁。它的基本思想是，如果在某个代码块中，锁只被一个线程使用，并且没有其他线程访问共享资源，那么这个锁就可以被消除。

工作原理：当JVM编译器分析代码时，如果发现某个对象的锁只在一个线程中被使用，并且没有其他线程访问这个对象，那么它可以安全地消除这个锁。例如，在一个方法中，如果一个局部变量只在该方法内部使用，并且没有被其他线程共享，那么对这个局部变量的synchronized锁就可以被消除。

锁粗化:
定义：锁粗化是指将多个连续的synchronized块合并为一个更大的synchronized块，以减少锁的获取和释放次数。

工作原理：

当JVM发现多个synchronized块是对同一个对象的锁，并且这些块是连续的（即没有其他代码插入），它可以将这些块合并为一个大的synchronized块。
这样做的好处是减少了锁的获取和释放次数，从而降低了上下文切换的开销。