Java锁的升级 java锁升级细节

Java锁升级过程

• 一、Java对象头
• 二、锁种类
• 三、具体过程

一、Java对象头

synchronized用的锁存在Java对象头里，Java对象头里的Mark Word默认存储对象的HashCode、分代年龄和锁标记位。在运行期间，Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。32位JVM的Mark Word可能变化存储为以下5种数据：

锁一共有四种状态，级别从低到高依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态，这几个状态随着竞争情况逐渐升级。为了提高获得锁和释放锁的效率，锁可以升级但不能降级，意味着偏向锁升级为轻量级锁后不能降级为偏向锁。

二、锁种类

• 偏向锁
  因为经过HotSpot的作者大量的研究发现，大多数时候是不存在锁竞争的，常常是一个线程多次获得同一个锁，因此如果每次都要竞争锁会增大很多没有必要付出的代价，为了降低获取锁的代价，才引入的偏向锁。
• 轻量级锁
  轻量级锁考虑的是竞争锁对象的线程不多，而且线程持有锁的时间也不长的情景。因为阻塞线程需要CPU从用户态转到内核态，代价较大，如果刚刚阻塞不久这个锁就被释放了，那这个代价就有点得不偿失了，因此这个时候就干脆不阻塞这个线程，让它自旋这等待锁释放。
• 自旋锁
  减少线程上下文切换，提高执行效率
• 重量级锁
  除拥有锁的线程外阻塞所有竞争线程
  

三、具体过程

线程A在进入同步代码块前，先检查MarkWord中的线程ID是否与当前线程ID一致，如果一致（还是线程A获取锁对象），则无需使用CAS来加锁、解锁。

如果不一致，再检查是否为偏向锁，如果不是，则自旋等待锁释放。

如果是，再检查该线程是否存在（偏向锁不会主动释放锁），如果不在，则设置线程ID为线程A的ID，此时依然是偏向锁。

如果还在，则暂停该线程，同时将锁标志位设置为00即轻量级锁（将MarkWord复制到该线程的栈帧中并将MarkWord设置为栈帧中锁记录）。线程A自旋等待锁释放。

如果自旋次数到了该线程还没有释放锁，或者该线程还在执行，线程A还在自旋等待，这时又有一个线程B过来竞争这个锁对象，那么这个时候轻量级锁就会膨胀为重量级锁。 重量级锁把除了拥有锁的线程都阻塞，防止CPU空转。

如果该线程释放锁，则会唤醒所有阻塞线程，重新竞争锁。