引用自：http://blog.iluckymeeting.com/2018/01/06/threadandlocktwo/
為什么會有偏向鎖密任、輕量級鎖和重量級鎖?
并發(fā)鎖總共有4種狀態(tài)：無鎖狀態(tài)颜启、偏向鎖狀態(tài)、輕量級鎖狀態(tài)和重量級鎖狀態(tài)浪讳，每種狀態(tài)在并發(fā)競爭情況下需要消耗的資源由低到高农曲，性能由高到低。重量級鎖需要通過操作系統(tǒng)在用戶態(tài)與核心態(tài)之間切換驻债，就像它的名字是一個重量級操作乳规，這也是synchronized效率不高的原因，JDK1.6對synchronized進行了優(yōu)化合呐，引入了偏向鎖與輕量級鎖暮的，提高了性能降低了資源消耗。
什么是偏向鎖淌实？
通過對大量數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)冻辩，大多數(shù)情況下鎖競爭是不會發(fā)生的，往往是一個線程多次獲得同一個鎖拆祈，于是引入了偏向鎖恨闪，偏向鎖不會被刻意的釋放，如果沒有競爭放坏，線程再次請求鎖時可以直接獲得鎖咙咽。
偏向鎖的獲取
我們先來回顧一下偏向鎖對象頭的存儲結(jié)構(gòu)
- 首先檢查對象頭Mark Word中鎖標(biāo)記是否是偏向鎖
- 檢查對象頭中記錄的線程ID是否是當(dāng)前線程的ID，如果是說明當(dāng)前線程已經(jīng)獲得過鎖淤年，當(dāng)前線程將再次獲得鎖钧敞，可以執(zhí)行同步代碼
- 如果對象頭中的線程ID不是當(dāng)前線程的ID，則通過CAS操作替換成當(dāng)前線程的ID麸粮，如果替換成功意味著當(dāng)前線程獲得了鎖溉苛，可以執(zhí)行同步代碼
- 如果步驟3的CAS操作失敗，則意味著已經(jīng)有別的線程獲得了鎖弄诲，針對這個鎖出現(xiàn)了競爭愚战，當(dāng)已經(jīng)獲得了鎖的線程到達全局安全點后（沒有字節(jié)碼執(zhí)行）會被掛起，偏向鎖膨脹為輕量級鎖，被掛起的線程被喚醒寂玲，線程將按照輕量級鎖的機制競爭鎖
通過以上偏向鎖的獲得過程可以發(fā)現(xiàn)塔插，偏向鎖沒有釋放的步驟，它的加鎖敢茁、解鎖不需要消耗額外的資源;一旦偏向鎖出現(xiàn)了競爭佑淀，它就會膨脹成輕量級鎖，所以在鎖競爭比較多的情況下它會額外的消耗資源做鎖的膨脹彰檬。
什么是輕量級鎖伸刃？
輕量級鎖的性能介于偏向鎖與重量級鎖之間，在存在鎖競爭的情況下逢倍，不需要讓線程在阻塞與喚醒狀態(tài)間切換捧颅，它的對象頭存儲結(jié)構(gòu)如下：
除了對象頭，輕量級鎖還有一個相關(guān)的存儲結(jié)構(gòu)Monitor Record较雕，它是JVM在棧中開辟出的一塊空間碉哑，里面會保存獲得鎖的線程信息，而對象頭中記錄的鎖指針就指向這個Monitor Record亮蒋。
輕量級鎖的獲取
- JVM在執(zhí)行同步代碼塊前扣典，會在棧中開辟一塊空間存儲鎖記錄Monitor Record，并將對象頭中的Mark Word復(fù)制到鎖記錄中慎玖，稱為Displaced Mark Word贮尖。
- 線程通過CAS操作嘗試將Mark Word指向鎖記錄，如果成功意味著線程獲得了鎖趁怔，Monitor Record中會有一個字段Owner記錄獲得鎖的線程信息
- 如果步驟2中的CAS操作失敗湿硝，則線程進入自旋等待（默認(rèn)10次），如果自旋成功润努，則線程獲得了鎖可以執(zhí)行同步代碼关斜，如果自旋失敗，這個鎖會膨脹成重量級鎖
- 線程執(zhí)行完成后铺浇，將通過CAS操作將Monitor Record中記錄的Displaced Mark Word替換回對象頭中的Mark Word痢畜，如果操作成功則鎖被釋放，如果操作失敗随抠，則意味著存在鎖競爭裁着，這個鎖將膨脹成重量級鎖
由以上輕量級鎖的獲取步驟可以看出，競爭鎖的線程如果競爭失敗不會進入阻塞狀態(tài)拱她，所以不會發(fā)生線程在用戶態(tài)與核心態(tài)的切換，資源消耗比重量級鎖少扔罪，但是競爭失敗的線程會進入自旋狀態(tài)秉沼，這又白白浪費了CPU計算資源。
什么是重量級鎖？
重量級鎖在JVM中有一個監(jiān)視器(Monitor)唬复，保持了兩個隊列：鎖競爭隊列和信號阻塞隊列矗积，一個實現(xiàn)線程互斥，另一個實現(xiàn)線程同步敞咧。重量級鎖在底層是靠操作系統(tǒng)的Mutex Lock實現(xiàn)的棘捣，線程在阻塞和喚醒狀態(tài)間切換需要操作系統(tǒng)將線程在用戶態(tài)與核心態(tài)之間轉(zhuǎn)換，成本很高休建，所以最早的synchronized效率不高乍恐。
偏向鎖、輕量級鎖和重量級鎖對比
| 鎖類型 | 優(yōu)點 | 缺點 | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| 偏向鎖 | 加鎖测砂、解鎖不需要額外資源消耗茵烈，效率較高 | 如果線程間存在鎖競爭，會帶來額外的解鎖消耗 | 適用只有一個線程訪問同步塊的情景 |
| 輕量級鎖 | 競爭的線程不會阻塞砌些，提高了程序響應(yīng)速度 | 如果獲取鎖失敗呜投，會進入自旋消耗cpu | 針對鎖占用時間短，對響應(yīng)時間比較敏感的情況 |
| 重量級鎖 | 線程競爭不使用自旋存璃，不消耗cpu | 線程會被阻塞仑荐，影響響應(yīng)時間 | 鎖占用時間較長，對吞吐量要求較高 |
