面试题：Java 中的 synchronized 轻量级锁是否会进行自旋？

是的，Java 中的 synchronized 轻量级锁在竞争时会进行自旋。

1. 轻量级锁的背景

轻量级锁是 JVM 为了减少线程阻塞和上下文切换的开销而引入的一种优化机制。它的核心思想是：当多个线程竞争锁时，JVM 会让线程通过自旋（忙等待）的方式尝试获取锁，而不是直接进入阻塞状态。

2. 自旋的作用

自旋的目的是为了避免线程从用户态切换到内核态（阻塞状态），因为这种切换的开销较大。如果锁的持有时间很短，自旋的线程可以很快获取到锁，从而避免不必要的阻塞。

3. 轻量级锁的实现

轻量级锁的实现依赖于 CAS（Compare-And-Swap） 操作：

当一个线程尝试获取轻量级锁时，JVM 会使用 CAS 操作将对象头中的 Mark Word 替换为指向线程栈中锁记录的指针。
如果 CAS 操作成功，说明线程获取到了锁。
如果 CAS 操作失败，说明有其他线程在竞争锁，此时 JVM 会让当前线程进行自旋，尝试重新获取锁。

4. 自旋的限制

自旋并不是无限制的，JVM 会根据实际情况动态调整自旋的次数（自旋次数通常由 JVM 参数 -XX:PreBlockSpin 控制）。如果自旋一定次数后仍然无法获取锁，轻量级锁会升级为 重量级锁，此时线程会进入阻塞状态。

5. 自旋的适用场景

自旋适用于以下场景：

锁的持有时间很短。
多核 CPU 环境下，自旋的线程不会显著影响其他线程的执行。

6. 示例

以下是一个简单的 synchronized 代码块，可能会触发轻量级锁和自旋：

public class SpinLockExample {
    private final Object lock = new Object();

    public void doSomething() {
        synchronized (lock) {
            // 临界区代码
        }
    }
}

在这个例子中，如果多个线程竞争 lock 对象，JVM 可能会使用轻量级锁，并让竞争失败的线程进行自旋。

7. 总结

轻量级锁在竞争时会进行自旋，以减少线程阻塞的开销。
自旋的次数是有限的，如果自旋失败，锁会升级为重量级锁。
自旋适用于锁持有时间较短的场景，可以有效提升性能。

通过理解轻量级锁和自旋机制，可以更好地优化高并发场景下的 Java 程序。

THE END

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