面试题：当 Java 的 synchronized 升级到重量级锁后，所有线程都释放锁了，此时它还是重量级锁吗？

当 Java 的 synchronized 升级到重量级锁后，即使所有线程都释放了锁，锁的状态不会立即降级，仍然会保持为重量级锁。

1. 重量级锁的背景

重量级锁是 Java 中 synchronized 的最高级别锁状态。当锁竞争激烈时，JVM 会将锁从轻量级锁升级为重量级锁。重量级锁的实现依赖于操作系统的 互斥量（Mutex），线程在获取锁失败时会进入阻塞状态，由操作系统进行调度。

2. 重量级锁的特性

开销大：重量级锁涉及用户态到内核态的切换，上下文切换的开销较大。
不可逆：一旦锁升级为重量级锁，即使所有线程都释放了锁，锁的状态也不会自动降级为轻量级锁或无锁状态。

3. 锁的状态保持

重量级锁的状态保持是为了避免频繁的锁状态切换带来的性能开销。如果锁降级为轻量级锁或无锁状态，后续再次竞争时可能又需要重新升级为重量级锁，这会增加额外的开销。

4. 锁的降级条件

虽然重量级锁不会自动降级，但在某些情况下，JVM 可能会对锁的状态进行调整：

偏向锁撤销：如果开启了偏向锁（-XX:+UseBiasedLocking），JVM 可能会在重量级锁释放后尝试重新启用偏向锁。
锁消除优化：在某些情况下，JVM 的即时编译器（JIT）可能会通过逃逸分析等技术消除不必要的锁。

5. 示例

以下是一个可能导致锁升级为重量级锁的示例：

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

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

如果多个线程频繁竞争 lock 对象，锁可能会升级为重量级锁。即使所有线程都释放了锁，锁的状态仍然会保持为重量级锁。

6. 总结

重量级锁一旦升级，不会因为所有线程释放锁而自动降级。
重量级锁的状态保持是为了避免频繁的状态切换带来的性能开销。
在某些情况下，JVM 可能会通过偏向锁撤销或锁消除优化来调整锁的状态。

理解重量级锁的特性有助于在高并发场景下更好地优化 Java 程序的性能。

THE END

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