JAVA-锁的升级与对比

在java SE 1.6中，锁一共有四种状态，级别从低到高分别为无锁状态，偏向锁状态，轻量级锁状态和重量级锁状态。这几种状态随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但是不能降级。这种锁升级却不能降级的策略目的是为了提高获得锁和释放锁的效率。下面我们来介绍一下这几种锁。

偏向锁

目的：

为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。当一个线程访问同步块（上锁的资源）并获得锁时，会在对象头和栈帧中的锁记录里存储锁偏向的线程ID，以后该线程在进入和退出同步块时不需要进行CAS操作来加锁和解锁。

偏向锁使用了一种等到竞争出现才释放锁的机制，所以当其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放。偏向锁的撤销，需要等待全局安全点（在这个时间点没有正在执行的字节码）。

过程： 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存活，如果线程死亡，则将对象头设置为无锁，否则持有偏向锁的栈会被执行，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，最后唤醒暂停的的线程。

流程图：

轻量级锁

轻量级加锁

线程执行同步块之前，JVM会先在当前线程的栈帧中创建用于存储锁记录的空间，并将对象头中的Mark Word复制到锁记录中。然后其他线程尝试使用CAS将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针。如果成功，则当前线程获得锁，如果失败，表示其他线程竞争锁，当前线程尝试自旋来获取锁。

轻量级解锁
轻量级解锁时，会用原子的CAS操作将Mark Word 替换回到对象头，如果成功，表示没有竞争发生，如果失败表示当前锁存在竞争，锁就会膨胀为重量级锁。

流程图：

自旋会消耗CPU，为了避免无用的自旋，一旦锁升级为重量级锁，就不再恢复到轻量级锁状态，其他线程试图获得锁时都会被阻塞朱，当持有锁的线程释放锁后会唤醒这些线程，被唤醒的线程继续争夺锁。