synchronized锁升级的过程
synchronized锁升级的过程
synchronized给同步资源加的锁就在Java对象头里；Hotspot的对象头主要包括两部分数据：Mark Word**（标记字段）、**class Pointer（类型指针）。
Mark Word：大小=xx位(JVM)bit，默认存储对象的HashCode，分代年龄和锁标志位信息。
| 锁状态 | 存储内容 | 标志位 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 无锁 | 对象的hashCode、对象分代年龄、是否是偏向锁（0） | 01 | |||
| 偏向锁 | 偏向线程ID、偏向时间戳、对象分代年龄、是否是偏向锁（1） | 01 | |||
| 轻量级锁 | 指向栈中锁记录的指针 | 00 | |||
| 重量级锁 | 指向互斥量（重量级锁）的指针 | 10 |
class Pointer：数组类型对象的大小=2*xx位(JVM)bit，非数组类型对象的大小=xx位(JVM)bit，对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
synchronized 有4种锁的状态，这几个状态会随着竞争情况逐渐升级，锁状态只能升级不能降级
无锁：无锁没有对资源进行锁定，所有的线程都能访问并修改同一个资源，但同时只有一个线程能修改成功。（CAS原理应用即是无锁的实现 ）
- 解决问题：无锁无法全面代替有锁，但无锁在某些场合下的性能是非常高的
- 何时升级为无锁：
- 如何升级为无锁：
偏向锁：偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁，降低获取锁的代价。
- 解决问题：在只有一个线程执行同步代码块时能够提高性能
- 何时升级为偏向锁：当一个线程访问同步代码块并获取锁时
- 如何升级为偏向锁：在Mark Word里存储锁偏向的线程ID。在线程进入和退出同步块时不再通过CAS操作
- 加锁和解锁：检测Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁
（偏向锁只需要在置换ThreadID的时候依赖一次CAS原子指令即可 ）
轻量级锁：简单地将对象头部作为指针，指向持有锁的线程堆栈的内部，来判断一个线程是否持有对象锁
- 解决问题：偏向锁升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，从而提高性能
- 何时升级升级为轻量级锁：当锁是偏向锁的时候，被另外的线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁
- 如何升级为轻量级锁：
重量级锁：
- 解决问题：共享资源时确保线程安全
- 何时升级为重量级锁：一个线程在持有锁，一个在自旋，又有第三个来访时，轻量级锁升级为重量级锁。
- 如何升级为重量级锁：
综上，偏向锁通过对比Mark Word解决加锁问题，避免执行CAS操作。
轻量级锁是通过用CAS操作和自旋来解决加锁问题，避免线程阻塞和唤醒而影响性能。
重量级锁是将除了拥有锁的线程以外的线程都阻塞。
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偏向锁就是在无竞争的情况下把整个同步都消除掉，连CAS都不做了。
锁对象第一次被线程获取时，虚拟机将对象头的标志位设位“01”，即偏向模式。同时使用CAS操作把获取到这个锁的线程的ID记录在对象的Mark word，如果CAS操作成功，持有偏向锁的线程每次进入到这个锁相关的同步块的时候，虚拟机不再进行任何同步操作。
当有另外一个线程获取这个锁时，偏向模式结束。根据锁对象目前是否处于被锁定状态，撤销偏向恢复到未锁定或轻量级锁定状态【如果线程到达安全点之后锁车厢结束，但是线程还在同步块中将会编程轻量级锁，否则变为无锁】
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代码进入到同步块的时候，如果此对象没有锁定，虚拟机首先在当前线程的栈帧中建立一个锁记录空间（Lock Record），用于存储对象目前的Mark Word 的拷贝；
然后使用CAS尝试将对象头的Mark Word 更新为指向Lock Record 的指针。如果更新成功，那么这个线程就拥有了该对象的锁，并且对象Mark word 的锁标志位转变为“00”。
如果更新失败，虚拟机首先检查对象的Mark Word 是否指向当前线程的栈帧，当指向，直接进入同步块执行，否则说明被其他线程抢占了，进行自旋等待。
当有第三个线程争用同一个锁时，轻量级锁膨胀为重量级锁，锁标志位变为“10”，Mark word 存储的是指向重量级锁的指针，后面等待锁的线程进入阻塞状态。
轻量级锁是在无竞争的情况下使用CAS操作去消除同步使用的互斥量。
的是指向重量级锁的指针，后面等待锁的线程进入阻塞状态。
轻量级锁是在无竞争的情况下使用CAS操作去消除同步使用的互斥量。