java中锁的使用和原理：一分钟了解java中的锁升级

java中锁的使用和原理：一分钟了解java中的锁升级原因：☐ 偏向锁状态重量级锁状态2.整体的流程图3.详细介绍

1.锁升级的4种状态：

无锁状态

偏向锁状态

轻量级锁状态

重量级锁状态

2.整体的流程图

3.详细介绍

☐ 偏向锁状态

原因：

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。

升级：

当线程1访问代码块并获取锁对象时，会在Java对象头和栈帧中记录偏向的锁的threadID，因为偏向锁不会主动释放锁，因此以后线程1再次获取锁的时候，需要比较当前线程的threadID和Java对象头中的threadID是否一致，如果一致（还是线程1获取锁对象），则无需使用CAS来加锁、解锁；

如果不一致，那么需要查看Java对象头中记录的线程1是否存活，如果没有存活，那么锁对象被重置为无锁状态，其它线程（线程2）可以竞争将其设置为偏向锁；

如果存活，那么立刻查找该线程（线程1）的栈帧信息，如果还是需要继续持有这个锁对象，那么暂停当前线程1，撤销偏向锁，升级为轻量级锁，如果线程1不再使用该锁对象，那么将锁对象状态设为无锁状态，重新偏向新的线程。

☐ 轻量级锁状态

原因：

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。

升级：

线程1获取轻量级锁时会先把锁对象的对象头MarkWord复制一份到线程1的栈帧中创建的用于存储锁记录的空间（称为DisplacedMarkWord），然后使用CAS把对象头中的内容替换为线程1存储的锁记录（DisplacedMarkWord）的地址；

如果在线程1复制对象头的同时（在线程1CAS之前），线程2也准备获取锁，复制了对象头到线程2的锁记录空间中，但是在线程2CAS的时候，发现线程1已经把对象头换了，线程2的CAS失败，那么线程2就尝试使用自旋锁来等待线程1释放锁。

但是如果自旋的时间太长也不行，因为自旋是要消耗CPU的，因此自旋的次数是有限制的，比如10次或者100次，如果自旋次数到了线程1还没有释放锁，或者线程1还在执行，线程2还在自旋等待，这时又有一个线程3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。

4.对象头布局

对象头：比如 hash码，对象所属的年代，对象锁，锁状态标志，偏向锁（线程）ID，偏向时间，数组长度（数组对象）等

实例数据：即创建对象时，对象中成员变量，方法等

对齐填充：对象的大小必须是8字节的整数倍

Mark Word

以32位JVM中存储内容为例：

锁状态	25 bit			4bit	1bit	2bit
						锁标志位
					是否是偏向锁
	23bit	2bit
GC标记	空					11
重量级锁	指向重量级锁Monitor的指针（依赖Mutex操作系统的互斥）					10
轻量级锁	指向线程栈中锁记录的指针 pointer to Lock Record					00
偏向锁	线程ID		Epoch	对象分代年龄	1	01
无锁	对象的hashCode			对象分代年龄	0	01

补充：这里的例子是32位系统，不同位数的系统对象头略有不同