《学习札记》-偏向锁，轻量级锁

    JDK1.6开始引入了偏向锁和轻量级锁，在之前的版本里面，只有无锁和重量级锁两种状态，线程去执行一个同步块的时候，不管现在同步块是社么状态，都直接通过CAS来获取锁，CAS操作维护一个包含竞争锁的队列和一个信号阻塞队列，一个做互斥，一个用于线程同步；但是在实际的场景中，存在很多同步块在同一时间不被很多线程竞争的情况，比如说同一个线程会多次进入一个同步块，还有线程进入同步块的时候该同步块并不存在锁竞争；

先来看下利用synchronized实现同步的基础：Java中的每一个对象都可以作为锁。具体表现为以下3种形式。

    ·对于普通同步方法，锁是当前实例对象。

    ·对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。

    ·对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。

当一个线程试图访问同步代码块时，它首先必须得到锁，退出或抛出异常时必须释放锁。那么锁到底存在哪里呢？锁里面会存储什么信息呢？

    从JVM规范中可以看到Synchonized在JVM里的实现原理，JVM基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码块同步，但两者的实现细节不一样。代码块同步是使用monitorenter和monitorexit指令实现的，而方法同步是使用另外一种方式实现的，细节在JVM规范里并没有详细说明。但是，方法的同步同样可以使用这两个指令来实现。

    monitorenter指令是在编译后插入到同步代码块的开始位置，而monitorexit是插入到方法结束处和异常处，JVM要保证每个monitorenter必须有对应的monitorexit与之配对。任何对象都有一个monitor与之关联，当且一个monitor被持有后，它将处于锁定状态。线程执行到monitorenter指令时，将会尝试获取对象所对应的monitor的所有权，即尝试获得对象的锁。

    介绍锁之前，先说一下锁的位置，在Java中，一切都是对象，在每个对象里面都有一个对象头，对象头的长度如图：

    synchronized用的锁是存在Java对象头里的。如果对象是数组类型，则虚拟机用3个字宽（Word）存储对象头，如果对象是非数组类型，则用2字宽存储对象头。在32位虚拟机中，1字宽等于4字节，即32bit，如表2-2所示。锁标志位就在Mark Word里面，占2bit，无锁和偏向锁都是01，轻量级锁为00，重量级锁为10。

    偏向锁： 

对于同一个线程会多次进入同一个同步块的情况，JDK1.6引入了偏向锁的机制，在一个线程进入同步块的时候，会在对象的锁记录里面存放自己的线程ID，之后该线程再进入这同步块的时候，就不需要通过CAS来获取锁，直接判断对象的锁记录里面是否存放了自己的线程ID，如果是自己线程的ID，就直接获得锁，如果不是，则撤销偏向锁，（偏向锁的撤销，需要等待全局安全点（在这个时间点上没有正在执行的字节码）。它会首先暂停拥有偏向锁的线程，然后检查持有偏向锁的线程是否活着，如果线程不处于活动状态，则将对象头置成无锁状态；如果线程仍然活着，拥有偏向锁的栈会被执行，遍历偏向对象的锁记录，栈中的锁记录和对象头的Mark Word要么重新偏向于其他线程，要么恢复到无锁或者标记对象不适合作为偏向锁，最后唤醒暂停的线程）。偏向锁是可以在JVM里面设置启动延迟和关闭的，偏向锁在Java 6和Java 7里是默认启用的，但是它在应用程序启动几秒钟之后才激活，如有必要可以使用JVM参数来关闭延迟：-XX:BiasedLockingStartupDelay=0。如果你确定应用程序里所有的锁通常情况下处于竞争状态，可以通过JVM参数关闭偏向锁：-XX:-UseBiasedLocking=false，那么程序默认会进入轻量级锁状态。

    轻量级锁：

如果决定使用轻量级锁，线程进入同步块的时候，有两种情况

（1）同步对象的锁标志位是01，无锁或者偏向锁状态，虚拟机在当前线程的栈帧中建立一个锁记录的空间，用于存放该对象的Mark Word的拷贝，然后通过CAS将该对象的的Mark Word更新为指向当前线程的指针。并且将同步对象的锁标志位置为00，表示处于轻量级锁定状态

更新前

更新后

更新成功，当前线程获得锁；如果更新失败，那么虚拟机会检测同步对象所指向的线程ID是不是当前线程，如果是，就直接获得锁开始执行同步块，如果不是，则存在线程竞争，轻量级锁升级为重量级锁。

最后记录一下各种锁的优缺点：

这个大概给自己做个学习记录，最近在看《Java并发编程的艺术》，如果想详细了解的话，建议去阅读一下第二章，里面说的很清楚，这个书的电子文档网上也很好找。