Java并发编程：synchronized锁升级过程

        锁的状态有四种，级别从高到低分别为：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态，这个锁的状态会随着并发激烈情况逐渐升级，锁的状态升级但不能降级。引入这些状态时为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗。

        对象锁的状态是存在对象头的Mark Word中的。

1、偏向锁状态（无竞争、或竞争很少）

        经过研究表明，大多数情况下，锁不仅不存在多线程竞争，而且大多数都是由同一个线程多次获得，这种情况下如果没有线程和线程A竞争锁，但线程A每次获取锁都要修改对象头，指向线程A，那么太过消耗资源。而偏向锁所做的就是再对象头和栈帧中的锁记录中存锁偏向的线程ID，等以后该线程进入和退出同步块是都不需要进行CAS操作进行加锁和解锁，只需要检查以下对象头中的Mark Word中释放有指向线程A的偏向锁。

偏向锁使用的是一种只有出现竞争才释放锁的机制。

        当一个线程B想要获取这个对象锁，那么他要先看看这个的是否为偏向锁的标志位是否为0，如果为0直接将其变为指向线程B的偏向锁就好，如果为1则先暂停线程B，然后检查线程A是否还处于活动状态，如果线程A已经不处于活动状态了，则将对象头设为无锁状态，然后线程B则尝试使用CAS将其指向指向自己。如果还活着，要么会将对象头的Mark Word偏向线程A，要么回复到无锁状态或者标志这个对象不适合作为偏向锁（要进行升级）。此时会唤醒线程B继续获取锁。

2、轻量级锁（竞争小）

        加锁过程：

        线程获取锁的过程：再当前线程的栈帧中创建用于储存锁记录的空间，并将对象头中的MarkWord复制到锁记录当中，然后会通过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，则说明此时有其他线程再竞争这个锁，当前线程此时会自旋CAS的方式来获取锁（类似于while循环的方式不断尝试去获取锁，直到原持有锁的线程释放锁，当前线程获得锁）。

        解锁过程：

        轻量级锁不同于偏向锁，等执行完同步代码块，则会进行解锁。解锁过程：会使用CAS操作将锁记录中的Mark Word替换回对象头，如果成功，则说明没有发生竞争。如果失败，则说明再当前线程占用锁的过程中，有其他线程竞争这个锁，将其替换为重量级锁了，则无法CAS进行替换。

        当长时间CAS自旋都无法获取锁（一定次数），则这个线程会将这个锁从轻量级锁升级到重量级锁。这样子是为了方式自旋的无用功，浪费CPU资源。锁变为重量级锁了，当前线程也进入了阻塞状态。

3、重量级锁

        加锁过程：

        重量级锁的加锁过程和轻量级锁差不多，但就是如果尝试获取锁失败的话，并不会自旋获取锁，而是直接阻塞，等待这个锁释放。

        解锁过程：

        重量级锁的解锁过程再解锁的时候，也差不都，会将Mark Word替换回来，然后将阻塞再这个锁上的线程给唤醒，让它们争夺这个锁。

 

4、锁的对比