之前做過(guò)一個(gè)測(cè)試肪凛，詳情見(jiàn)這篇文章《多線程 +1操作的幾種實(shí)現(xiàn)方式态蒂，及效率對(duì)比》杭措，當(dāng)時(shí)對(duì)這個(gè)測(cè)試結(jié)果很疑惑，反復(fù)執(zhí)行過(guò)多次吃媒，發(fā)現(xiàn)結(jié)果是一樣的:
1.? 單線程下synchronized效率最高（當(dāng)時(shí)感覺(jué)它的效率應(yīng)該是最差才對(duì)）瓤介；
2.? AtomicInteger效率最不穩(wěn)定吕喘，不同并發(fā)情況下表現(xiàn)不一樣：短時(shí)間低并發(fā)下赘那，效率比synchronized高，有時(shí)甚至比LongAdder還高出一點(diǎn)氯质，但是高并發(fā)下募舟，性能還不如synchronized，不同情況下性能表現(xiàn)很不穩(wěn)定闻察；
3. LongAdder性能穩(wěn)定拱礁，在各種并發(fā)情況下表現(xiàn)都不錯(cuò)琢锋，整體表現(xiàn)最好,短時(shí)間的低并發(fā)下比AtomicInteger性能差一點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間高并發(fā)下性能最高（可以讓AtomicInteger下臺(tái)了）呢灶；
這篇文章我們就去揭秘吴超，為什么會(huì)是這個(gè)測(cè)試結(jié)果！
如果想要透徹的理解java鎖的來(lái)龍去脈鸯乃，需要先了解以下基礎(chǔ)知識(shí)鲸阻。
鎖從宏觀上分類，分為悲觀鎖與樂(lè)觀鎖缨睡。
樂(lè)觀鎖
樂(lè)觀鎖是一種樂(lè)觀思想鸟悴，即認(rèn)為讀多寫少，遇到并發(fā)寫的可能性低奖年，每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人不會(huì)修改细诸，所以不會(huì)上鎖，但是在更新的時(shí)候會(huì)判斷一下在此期間別人有沒(méi)有去更新這個(gè)數(shù)據(jù)陋守，采取在寫時(shí)先讀出當(dāng)前版本號(hào)震贵，然后加鎖操作（比較跟上一次的版本號(hào)，如果一樣則更新）水评，如果失敗則要重復(fù)讀-比較-寫的操作屏歹。
java中的樂(lè)觀鎖基本都是通過(guò)CAS操作實(shí)現(xiàn)的，CAS是一種更新的原子操作之碗，比較當(dāng)前值跟傳入值是否一樣蝙眶，一樣則更新，否則失敗褪那。
悲觀鎖
悲觀鎖是就是悲觀思想幽纷，即認(rèn)為寫多，遇到并發(fā)寫的可能性高博敬，每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人會(huì)修改友浸，所以每次在讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)候都會(huì)上鎖，這樣別人想讀寫這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)block直到拿到鎖偏窝。java中的悲觀鎖就是Synchronized,AQS框架下的鎖則是先嘗試cas樂(lè)觀鎖去獲取鎖收恢，獲取不到，才會(huì)轉(zhuǎn)換為悲觀鎖祭往，如RetreenLock伦意。
基礎(chǔ)知識(shí)之二：java線程阻塞的代價(jià)
java的線程是映射到操作系統(tǒng)原生線程之上的，如果要阻塞或喚醒一個(gè)線程就需要操作系統(tǒng)介入硼补，需要在戶態(tài)與核心態(tài)之間切換驮肉，這種切換會(huì)消耗大量的系統(tǒng)資源，因?yàn)橛脩魬B(tài)與內(nèi)核態(tài)都有各自專用的內(nèi)存空間已骇，專用的寄存器等离钝，用戶態(tài)切換至內(nèi)核態(tài)需要傳遞給許多變量票编、參數(shù)給內(nèi)核，內(nèi)核也需要保護(hù)好用戶態(tài)在切換時(shí)的一些寄存器值卵渴、變量等慧域，以便內(nèi)核態(tài)調(diào)用結(jié)束后切換回用戶態(tài)繼續(xù)工作。
如果線程狀態(tài)切換是一個(gè)高頻操作時(shí)浪读，這將會(huì)消耗很多CPU處理時(shí)間吊趾；
如果對(duì)于那些需要同步的簡(jiǎn)單的代碼塊，獲取鎖掛起操作消耗的時(shí)間比用戶代碼執(zhí)行的時(shí)間還要長(zhǎng)瑟啃，這種同步策略顯然非常糟糕的论泛。
synchronized會(huì)導(dǎo)致?tīng)?zhēng)用不到鎖的線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，所以說(shuō)它是java語(yǔ)言中一個(gè)重量級(jí)的同步操縱蛹屿，被稱為重量級(jí)鎖屁奏，為了緩解上述性能問(wèn)題，JVM從1.5開(kāi)始错负，引入了輕量鎖與偏向鎖坟瓢，默認(rèn)啟用了自旋鎖，他們都屬于樂(lè)觀鎖犹撒。
明確java線程切換的代價(jià)折联，是理解java中各種鎖的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)之一。
在介紹java鎖之前识颊，先說(shuō)下什么是markword诚镰，markword是java對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一部分，要詳細(xì)了解java對(duì)象的結(jié)構(gòu)可以點(diǎn)擊這里,這里只做markword的詳細(xì)介紹祥款，因?yàn)閷?duì)象的markword和java各種類型的鎖密切相關(guān)清笨；
markword數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度在32位和64位的虛擬機(jī)（未開(kāi)啟壓縮指針）中分別為32bit和64bit，它的最后2bit是鎖狀態(tài)標(biāo)志位刃跛，用來(lái)標(biāo)記當(dāng)前對(duì)象的狀態(tài)抠艾，對(duì)象的所處的狀態(tài)，決定了markword存儲(chǔ)的內(nèi)容桨昙，如下表所示:
狀態(tài)標(biāo)志位存儲(chǔ)內(nèi)容
未鎖定01對(duì)象哈希碼检号、對(duì)象分代年齡
輕量級(jí)鎖定00指向鎖記錄的指針
膨脹(重量級(jí)鎖定)10執(zhí)行重量級(jí)鎖定的指針
GC標(biāo)記11空(不需要記錄信息)
可偏向01偏向線程ID、偏向時(shí)間戳蛙酪、對(duì)象分代年齡
32位虛擬機(jī)在不同狀態(tài)下markword結(jié)構(gòu)如下圖所示：
了解了markword結(jié)構(gòu)齐苛，有助于后面了解java鎖的加鎖解鎖過(guò)程；
前面提到了java的4種鎖滤否，他們分別是重量級(jí)鎖脸狸、自旋鎖最仑、輕量級(jí)鎖和偏向鎖藐俺，
不同的鎖有不同特點(diǎn)炊甲，每種鎖只有在其特定的場(chǎng)景下，才會(huì)有出色的表現(xiàn)欲芹，java中沒(méi)有哪種鎖能夠在所有情況下都能有出色的效率卿啡，引入這么多鎖的原因就是為了應(yīng)對(duì)不同的情況；
前面講到了重量級(jí)鎖是悲觀鎖的一種菱父，自旋鎖颈娜、輕量級(jí)鎖與偏向鎖屬于樂(lè)觀鎖，所以現(xiàn)在你就能夠大致理解了他們的適用范圍浙宜，但是具體如何使用這幾種鎖呢官辽，就要看后面的具體分析他們的特性；
自旋鎖原理非常簡(jiǎn)單粟瞬，如果持有鎖的線程能在很短時(shí)間內(nèi)釋放鎖資源同仆，那么那些等待競(jìng)爭(zhēng)鎖的線程就不需要做內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)之間的切換進(jìn)入阻塞掛起狀態(tài)，它們只需要等一等（自旋）裙品，等持有鎖的線程釋放鎖后即可立即獲取鎖俗批，這樣就避免用戶線程和內(nèi)核的切換的消耗。
但是線程自旋是需要消耗cpu的市怎，說(shuō)白了就是讓cpu在做無(wú)用功岁忘，如果一直獲取不到鎖，那線程也不能一直占用cpu自旋做無(wú)用功区匠，所以需要設(shè)定一個(gè)自旋等待的最大時(shí)間干像。
如果持有鎖的線程執(zhí)行的時(shí)間超過(guò)自旋等待的最大時(shí)間扔沒(méi)有釋放鎖，就會(huì)導(dǎo)致其它爭(zhēng)用鎖的線程在最大等待時(shí)間內(nèi)還是獲取不到鎖驰弄，這時(shí)爭(zhēng)用線程會(huì)停止自旋進(jìn)入阻塞狀態(tài)蝠筑。
自旋鎖的優(yōu)缺點(diǎn)
自旋鎖盡可能的減少線程的阻塞，這對(duì)于鎖的競(jìng)爭(zhēng)不激烈揩懒，且占用鎖時(shí)間非常短的代碼塊來(lái)說(shuō)性能能大幅度的提升什乙，因?yàn)樽孕南臅?huì)小于線程阻塞掛起再喚醒的操作的消耗，這些操作會(huì)導(dǎo)致線程發(fā)生兩次上下文切換已球！
但是如果鎖的競(jìng)爭(zhēng)激烈臣镣，或者持有鎖的線程需要長(zhǎng)時(shí)間占用鎖執(zhí)行同步塊，這時(shí)候就不適合使用自旋鎖了智亮，因?yàn)樽孕i在獲取鎖前一直都是占用cpu做無(wú)用功忆某，占著XX不XX，同時(shí)有大量線程在競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)鎖阔蛉，會(huì)導(dǎo)致獲取鎖的時(shí)間很長(zhǎng)弃舒，線程自旋的消耗大于線程阻塞掛起操作的消耗，其它需要cpu的線程又不能獲取到cpu，造成cpu的浪費(fèi)聋呢。所以這種情況下我們要關(guān)閉自旋鎖苗踪；
自旋鎖時(shí)間閾值
自旋鎖的目的是為了占著CPU的資源不釋放，等到獲取到鎖立即進(jìn)行處理削锰。但是如何去選擇自旋的執(zhí)行時(shí)間呢通铲？如果自旋執(zhí)行時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)有大量的線程處于自旋狀態(tài)占用CPU資源器贩，進(jìn)而會(huì)影響整體系統(tǒng)的性能颅夺。因此自旋的周期選的額外重要！
JVM對(duì)于自旋周期的選擇蛹稍，jdk1.5這個(gè)限度是一定的寫死的吧黄，在1.6引入了適應(yīng)性自旋鎖，適應(yīng)性自旋鎖意味著自旋的時(shí)間不在是固定的了唆姐，而是由前一次在同一個(gè)鎖上的自旋時(shí)間以及鎖的擁有者的狀態(tài)來(lái)決定稚字，基本認(rèn)為一個(gè)線程上下文切換的時(shí)間是最佳的一個(gè)時(shí)間，同時(shí)JVM還針對(duì)當(dāng)前CPU的負(fù)荷情況做了較多的優(yōu)化
如果平均負(fù)載小于CPUs則一直自旋
如果有超過(guò)(CPUs/2)個(gè)線程正在自旋厦酬，則后來(lái)線程直接阻塞
如果正在自旋的線程發(fā)現(xiàn)Owner發(fā)生了變化則延遲自旋時(shí)間（自旋計(jì)數(shù)）或進(jìn)入阻塞
如果CPU處于節(jié)電模式則停止自旋
自旋時(shí)間的最壞情況是CPU的存儲(chǔ)延遲（CPU A存儲(chǔ)了一個(gè)數(shù)據(jù)胆描，到CPU B得知這個(gè)數(shù)據(jù)直接的時(shí)間差）
自旋時(shí)會(huì)適當(dāng)放棄線程優(yōu)先級(jí)之間的差異
自旋鎖的開(kāi)啟
JDK1.6中-XX:+UseSpinning開(kāi)啟；
-XX:PreBlockSpin=10 為自旋次數(shù)仗阅；
JDK1.7后昌讲，去掉此參數(shù)，由jvm控制减噪；
Synchronized的作用
在JDK1.5之前都是使用synchronized關(guān)鍵字保證同步的短绸，Synchronized的作用相信大家都已經(jīng)非常熟悉了；
它可以把任意一個(gè)非NULL的對(duì)象當(dāng)作鎖筹裕。
作用于方法時(shí)醋闭，鎖住的是對(duì)象的實(shí)例(this)；
當(dāng)作用于靜態(tài)方法時(shí)朝卒，鎖住的是Class實(shí)例证逻，又因?yàn)镃lass的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在永久帶PermGen（jdk1.8則是metaspace），永久帶是全局共享的抗斤，因此靜態(tài)方法鎖相當(dāng)于類的一個(gè)全局鎖囚企，會(huì)鎖所有調(diào)用該方法的線程；
synchronized作用于一個(gè)對(duì)象實(shí)例時(shí)瑞眼，鎖住的是所有以該對(duì)象為鎖的代碼塊龙宏。
Synchronized的實(shí)現(xiàn)
實(shí)現(xiàn)如下圖所示；
它有多個(gè)隊(duì)列伤疙，當(dāng)多個(gè)線程一起訪問(wèn)某個(gè)對(duì)象監(jiān)視器的時(shí)候银酗，對(duì)象監(jiān)視器會(huì)將這些線程存儲(chǔ)在不同的容器中。
Contention List：競(jìng)爭(zhēng)隊(duì)列，所有請(qǐng)求鎖的線程首先被放在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)隊(duì)列中黍特；
Entry List：Contention List中那些有資格成為候選資源的線程被移動(dòng)到Entry List中蛙讥；
Wait Set：哪些調(diào)用wait方法被阻塞的線程被放置在這里；
OnDeck：任意時(shí)刻衅澈，最多只有一個(gè)線程正在競(jìng)爭(zhēng)鎖資源键菱，該線程被成為OnDeck谬墙；
Owner：當(dāng)前已經(jīng)獲取到所資源的線程被稱為Owner今布；
!Owner：當(dāng)前釋放鎖的線程。
JVM每次從隊(duì)列的尾部取出一個(gè)數(shù)據(jù)用于鎖競(jìng)爭(zhēng)候選者（OnDeck）拭抬，但是并發(fā)情況下部默，ContentionList會(huì)被大量的并發(fā)線程進(jìn)行CAS訪問(wèn)，為了降低對(duì)尾部元素的競(jìng)爭(zhēng)造虎，JVM會(huì)將一部分線程移動(dòng)到EntryList中作為候選競(jìng)爭(zhēng)線程傅蹂。Owner線程會(huì)在unlock時(shí)，將ContentionList中的部分線程遷移到EntryList中算凿，并指定EntryList中的某個(gè)線程為OnDeck線程（一般是最先進(jìn)去的那個(gè)線程）份蝴。Owner線程并不直接把鎖傳遞給OnDeck線程，而是把鎖競(jìng)爭(zhēng)的權(quán)利交給OnDeck氓轰，OnDeck需要重新競(jìng)爭(zhēng)鎖婚夫。這樣雖然犧牲了一些公平性，但是能極大的提升系統(tǒng)的吞吐量署鸡，在JVM中案糙，也把這種選擇行為稱之為“競(jìng)爭(zhēng)切換”。
OnDeck線程獲取到鎖資源后會(huì)變?yōu)镺wner線程靴庆，而沒(méi)有得到鎖資源的仍然停留在EntryList中时捌。如果Owner線程被wait方法阻塞，則轉(zhuǎn)移到WaitSet隊(duì)列中炉抒，直到某個(gè)時(shí)刻通過(guò)notify或者notifyAll喚醒奢讨，會(huì)重新進(jìn)去EntryList中。
處于ContentionList焰薄、EntryList禽笑、WaitSet中的線程都處于阻塞狀態(tài)，該阻塞是由操作系統(tǒng)來(lái)完成的（Linux內(nèi)核下采用pthread_mutex_lock內(nèi)核函數(shù)實(shí)現(xiàn)的）蛤奥。
Synchronized是非公平鎖佳镜。Synchronized在線程進(jìn)入ContentionList時(shí)，等待的線程會(huì)先嘗試自旋獲取鎖凡桥，如果獲取不到就進(jìn)入ContentionList蟀伸，這明顯對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入隊(duì)列的線程是不公平的，還有一個(gè)不公平的事情就是自旋獲取鎖的線程還可能直接搶占OnDeck線程的鎖資源。
Java偏向鎖(Biased Locking)是Java6引入的一項(xiàng)多線程優(yōu)化啊掏。
偏向鎖蠢络，顧名思義，它會(huì)偏向于第一個(gè)訪問(wèn)鎖的線程迟蜜，如果在運(yùn)行過(guò)程中刹孔，同步鎖只有一個(gè)線程訪問(wèn)，不存在多線程爭(zhēng)用的情況娜睛，則線程是不需要觸發(fā)同步的髓霞，這種情況下，就會(huì)給線程加一個(gè)偏向鎖畦戒。
如果在運(yùn)行過(guò)程中方库，遇到了其他線程搶占鎖，則持有偏向鎖的線程會(huì)被掛起障斋，JVM會(huì)消除它身上的偏向鎖纵潦，將鎖恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)的輕量級(jí)鎖。
它通過(guò)消除資源無(wú)競(jìng)爭(zhēng)情況下的同步原語(yǔ)垃环，進(jìn)一步提高了程序的運(yùn)行性能邀层。
偏向鎖的實(shí)現(xiàn)
偏向鎖獲取過(guò)程：
訪問(wèn)Mark Word中偏向鎖的標(biāo)識(shí)是否設(shè)置成1，鎖標(biāo)志位是否為01遂庄，確認(rèn)為可偏向狀態(tài)寥院。
如果為可偏向狀態(tài)，則測(cè)試線程ID是否指向當(dāng)前線程涧团，如果是只磷，進(jìn)入步驟5，否則進(jìn)入步驟3泌绣。
如果線程ID并未指向當(dāng)前線程钮追，則通過(guò)CAS操作競(jìng)爭(zhēng)鎖。如果競(jìng)爭(zhēng)成功阿迈，則將Mark Word中線程ID設(shè)置為當(dāng)前線程ID元媚，然后執(zhí)行5；如果競(jìng)爭(zhēng)失敗苗沧，執(zhí)行4刊棕。
如果CAS獲取偏向鎖失敗，則表示有競(jìng)爭(zhēng)待逞。當(dāng)?shù)竭_(dá)全局安全點(diǎn)（safepoint）時(shí)獲得偏向鎖的線程被掛起甥角，偏向鎖升級(jí)為輕量級(jí)鎖，然后被阻塞在安全點(diǎn)的線程繼續(xù)往下執(zhí)行同步代碼识樱。（撤銷偏向鎖的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致stop the word）
執(zhí)行同步代碼嗤无。
注意：第四步中到達(dá)安全點(diǎn)safepoint會(huì)導(dǎo)致stop the word震束，時(shí)間很短。
偏向鎖的釋放：
偏向鎖的撤銷在上述第四步驟中有提到当犯。偏向鎖只有遇到其他線程嘗試競(jìng)爭(zhēng)偏向鎖時(shí)垢村，持有偏向鎖的線程才會(huì)釋放鎖，線程不會(huì)主動(dòng)去釋放偏向鎖嚎卫。偏向鎖的撤銷嘉栓，需要等待全局安全點(diǎn)（在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上沒(méi)有字節(jié)碼正在執(zhí)行），它會(huì)首先暫停擁有偏向鎖的線程拓诸，判斷鎖對(duì)象是否處于被鎖定狀態(tài)侵佃，撤銷偏向鎖后恢復(fù)到未鎖定（標(biāo)志位為“01”）或輕量級(jí)鎖（標(biāo)志位為“00”）的狀態(tài)。
偏向鎖的適用場(chǎng)景
始終只有一個(gè)線程在執(zhí)行同步塊恰响，在它沒(méi)有執(zhí)行完釋放鎖之前趣钱，沒(méi)有其它線程去執(zhí)行同步塊涌献，在鎖無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的情況下使用胚宦，一旦有了競(jìng)爭(zhēng)就升級(jí)為輕量級(jí)鎖，升級(jí)為輕量級(jí)鎖的時(shí)候需要撤銷偏向鎖燕垃，撤銷偏向鎖的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致stop the word操作枢劝；
在有鎖的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，偏向鎖會(huì)多做很多額外操作卜壕，尤其是撤銷偏向所的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入安全點(diǎn)您旁，安全點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致stw，導(dǎo)致性能下降轴捎，這種情況下應(yīng)當(dāng)禁用鹤盒；
查看停頓–安全點(diǎn)停頓日志
要查看安全點(diǎn)停頓，可以打開(kāi)安全點(diǎn)日志侦副，通過(guò)設(shè)置JVM參數(shù) -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
會(huì)打出系統(tǒng)停止的時(shí)間侦锯，添加-XX:+PrintSafepointStatistics
-XX:PrintSafepointStatisticsCount=1
這兩個(gè)參數(shù)會(huì)打印出詳細(xì)信息，可以查看到使用偏向鎖導(dǎo)致的停頓秦驯，時(shí)間非常短暫尺碰，但是爭(zhēng)用嚴(yán)重的情況下，停頓次數(shù)也會(huì)非常多译隘；
注意：安全點(diǎn)日志不能一直打開(kāi)：
1. 安全點(diǎn)日志默認(rèn)輸出到stdout亲桥，一是stdout日志的整潔性，二是stdout所重定向的文件如果不在/dev/shm固耘，可能被鎖题篷。
2. 對(duì)于一些很短的停頓，比如取消偏向鎖厅目，打印的消耗比停頓本身還大番枚。
3. 安全點(diǎn)日志是在安全點(diǎn)內(nèi)打印的偿枕，本身加大了安全點(diǎn)的停頓時(shí)間。
所以安全日志應(yīng)該只在問(wèn)題排查時(shí)打開(kāi)户辫。
如果在生產(chǎn)系統(tǒng)上要打開(kāi)渐夸，再再增加下面四個(gè)參數(shù)：
-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX: -DisplayVMOutput -XX:+LogVMOutput -XX:LogFile=/dev/shm/vm.log
打開(kāi)Diagnostic（只是開(kāi)放了更多的flag可選，不會(huì)主動(dòng)激活某個(gè)flag）渔欢，關(guān)掉輸出VM日志到stdout墓塌，輸出到獨(dú)立文件,/dev/shm目錄（內(nèi)存文件系統(tǒng)）。
此日志分三部分：
第一部分是時(shí)間戳奥额，VM Operation的類型
第二部分是線程概況苫幢，被中括號(hào)括起來(lái)
total: 安全點(diǎn)里的總線程數(shù)
initially_running: 安全點(diǎn)開(kāi)始時(shí)正在運(yùn)行狀態(tài)的線程數(shù)
wait_to_block: 在VM Operation開(kāi)始前需要等待其暫停的線程數(shù)
第三部分是到達(dá)安全點(diǎn)時(shí)的各個(gè)階段以及執(zhí)行操作所花的時(shí)間，其中最重要的是vmop
spin: 等待線程響應(yīng)safepoint號(hào)召的時(shí)間垫挨；
block: 暫停所有線程所用的時(shí)間韩肝；
sync: 等于 spin+block，這是從開(kāi)始到進(jìn)入安全點(diǎn)所耗的時(shí)間九榔，可用于判斷進(jìn)入安全點(diǎn)耗時(shí)哀峻；
cleanup: 清理所用時(shí)間；
vmop: 真正執(zhí)行VM Operation的時(shí)間哲泊。
可見(jiàn)剩蟀，那些很多但又很短的安全點(diǎn)，全都是RevokeBias切威， 高并發(fā)的應(yīng)用會(huì)禁用掉偏向鎖育特。
jvm開(kāi)啟/關(guān)閉偏向鎖
開(kāi)啟偏向鎖：-XX:+UseBiasedLocking -XX:BiasedLockingStartupDelay=0?
關(guān)閉偏向鎖：-XX:-UseBiasedLocking?
輕量級(jí)鎖是由偏向所升級(jí)來(lái)的，偏向鎖運(yùn)行在一個(gè)線程進(jìn)入同步塊的情況下先朦，當(dāng)?shù)诙€(gè)線程加入鎖爭(zhēng)用的時(shí)候缰冤，偏向鎖就會(huì)升級(jí)為輕量級(jí)鎖；
輕量級(jí)鎖的加鎖過(guò)程：
在代碼進(jìn)入同步塊的時(shí)候喳魏，如果同步對(duì)象鎖狀態(tài)為無(wú)鎖狀態(tài)（鎖標(biāo)志位為“01”狀態(tài)棉浸，是否為偏向鎖為“0”），虛擬機(jī)首先將在當(dāng)前線程的棧幀中建立一個(gè)名為鎖記錄（Lock Record）的空間截酷，用于存儲(chǔ)鎖對(duì)象目前的Mark Word的拷貝涮拗，官方稱之為 Displaced Mark Word。這時(shí)候線程堆棧與對(duì)象頭的狀態(tài)如圖：
所示迂苛。
拷貝對(duì)象頭中的Mark Word復(fù)制到鎖記錄中三热；
拷貝成功后，虛擬機(jī)將使用CAS操作嘗試將對(duì)象的Mark Word更新為指向Lock Record的指針三幻，并將Lock record里的owner指針指向object mark word就漾。如果更新成功，則執(zhí)行步驟4念搬，否則執(zhí)行步驟5抑堡。
如果這個(gè)更新動(dòng)作成功了摆出，那么這個(gè)線程就擁有了該對(duì)象的鎖，并且對(duì)象Mark Word的鎖標(biāo)志位設(shè)置為“00”首妖，即表示此對(duì)象處于輕量級(jí)鎖定狀態(tài)偎漫，這時(shí)候線程堆棧與對(duì)象頭的狀態(tài)如圖所示。
如果這個(gè)更新操作失敗了有缆，虛擬機(jī)首先會(huì)檢查對(duì)象的Mark
Word是否指向當(dāng)前線程的棧幀象踊，如果是就說(shuō)明當(dāng)前線程已經(jīng)擁有了這個(gè)對(duì)象的鎖，那就可以直接進(jìn)入同步塊繼續(xù)執(zhí)行棚壁。否則說(shuō)明多個(gè)線程競(jìng)爭(zhēng)鎖杯矩，輕量級(jí)鎖就要膨脹為重量級(jí)鎖，鎖標(biāo)志的狀態(tài)值變?yōu)椤?0”袖外，Mark
Word中存儲(chǔ)的就是指向重量級(jí)鎖（互斥量）的指針史隆，后面等待鎖的線程也要進(jìn)入阻塞狀態(tài)。
而當(dāng)前線程便嘗試使用自旋來(lái)獲取鎖曼验，自旋就是為了不讓線程阻塞泌射，而采用循環(huán)去獲取鎖的過(guò)程。
輕量級(jí)鎖的釋放
釋放鎖線程視角：由輕量鎖切換到重量鎖，是發(fā)生在輕量鎖釋放鎖的期間，之前在獲取鎖的時(shí)候它拷貝了鎖對(duì)象頭的markword苛秕，在釋放鎖的時(shí)候如果它發(fā)現(xiàn)在它持有鎖的期間有其他線程來(lái)嘗試獲取鎖了姜凄，并且該線程對(duì)markword做了修改，兩者比對(duì)發(fā)現(xiàn)不一致坛芽，則切換到重量鎖留储。
因?yàn)橹亓考?jí)鎖被修改了，所有display mark word和原來(lái)的markword不一樣了咙轩。
怎么補(bǔ)救获讳，就是進(jìn)入mutex前，compare一下obj的markword狀態(tài)活喊。確認(rèn)該markword是否被其他線程持有丐膝。
此時(shí)如果線程已經(jīng)釋放了markword，那么通過(guò)CAS后就可以直接進(jìn)入線程钾菊，無(wú)需進(jìn)入mutex帅矗，就這個(gè)作用。
嘗試獲取鎖線程視角：如果線程嘗試獲取鎖的時(shí)候煞烫，輕量鎖正被其他線程占有浑此，那么它就會(huì)修改markword，修改重量級(jí)鎖滞详，表示該進(jìn)入重量鎖了凛俱。
還有一個(gè)注意點(diǎn)：等待輕量鎖的線程不會(huì)阻塞紊馏，它會(huì)一直自旋等待鎖，并如上所說(shuō)修改markword蒲犬。
這就是自旋鎖朱监，嘗試獲取鎖的線程，在沒(méi)有獲得鎖的時(shí)候原叮，不被掛起赌朋，而轉(zhuǎn)而去執(zhí)行一個(gè)空循環(huán)，即自旋篇裁。在若干個(gè)自旋后沛慢，如果還沒(méi)有獲得鎖，則才被掛起达布，獲得鎖团甲，則執(zhí)行代碼。
synchronized的執(zhí)行過(guò)程：
1. 檢測(cè)Mark Word里面是不是當(dāng)前線程的ID黍聂，如果是躺苦，表示當(dāng)前線程處于偏向鎖
2. 如果不是，則使用CAS將當(dāng)前線程的ID替換Mard Word产还，如果成功則表示當(dāng)前線程獲得偏向鎖匹厘，置偏向標(biāo)志位1
3. 如果失敗，則說(shuō)明發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)脐区，撤銷偏向鎖愈诚，進(jìn)而升級(jí)為輕量級(jí)鎖。
4. 當(dāng)前線程使用CAS將對(duì)象頭的Mark Word替換為鎖記錄指針牛隅，如果成功炕柔，當(dāng)前線程獲得鎖
5. 如果失敗，表示其他線程競(jìng)爭(zhēng)鎖媒佣，當(dāng)前線程便嘗試使用自旋來(lái)獲取鎖匕累。
6. 如果自旋成功則依然處于輕量級(jí)狀態(tài)。
7. 如果自旋失敗默伍，則升級(jí)為重量級(jí)鎖欢嘿。
上面幾種鎖都是JVM自己內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，當(dāng)我們執(zhí)行synchronized同步塊的時(shí)候jvm會(huì)根據(jù)啟用的鎖和當(dāng)前線程的爭(zhēng)用情況也糊，決定如何執(zhí)行同步操作炼蹦；
在所有的鎖都啟用的情況下線程進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)會(huì)先去獲取偏向鎖，如果已經(jīng)存在偏向鎖了显设，則會(huì)嘗試獲取輕量級(jí)鎖框弛，啟用自旋鎖，如果自旋也沒(méi)有獲取到鎖捕捂，則使用重量級(jí)鎖瑟枫，沒(méi)有獲取到鎖的線程阻塞掛起斗搞，直到持有鎖的線程執(zhí)行完同步塊喚醒他們；
偏向鎖是在無(wú)鎖爭(zhēng)用的情況下使用的慷妙，也就是同步開(kāi)在當(dāng)前線程沒(méi)有執(zhí)行完之前僻焚，沒(méi)有其它線程會(huì)執(zhí)行該同步塊，一旦有了第二個(gè)線程的爭(zhēng)用膝擂，偏向鎖就會(huì)升級(jí)為輕量級(jí)鎖虑啤，如果輕量級(jí)鎖自旋到達(dá)閾值后，沒(méi)有獲取到鎖架馋，就會(huì)升級(jí)為重量級(jí)鎖狞山；
如果線程爭(zhēng)用激烈，那么應(yīng)該禁用偏向鎖叉寂。
以上介紹的鎖不是我們代碼中能夠控制的萍启，但是借鑒上面的思想，我們可以優(yōu)化我們自己線程的加鎖操作屏鳍；
不需要同步執(zhí)行的代碼勘纯，能不放在同步快里面執(zhí)行就不要放在同步快內(nèi)，可以讓鎖盡快釋放钓瞭；
它的思想是將物理上的一個(gè)鎖驳遵，拆成邏輯上的多個(gè)鎖，增加并行度山涡，從而降低鎖競(jìng)爭(zhēng)堤结。它的思想也是用空間來(lái)?yè)Q時(shí)間；
java中很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是采用這種方法提高并發(fā)操作的效率：
java中的ConcurrentHashMap在jdk1.8之前的版本佳鳖，使用一個(gè)Segment 數(shù)組
Segment< K,V >[] segments
1
Segment繼承自ReenTrantLock霍殴，所以每個(gè)Segment就是個(gè)可重入鎖，每個(gè)Segment 有一個(gè)HashEntry<
K,V
>數(shù)組用來(lái)存放數(shù)據(jù)系吩，put操作時(shí)，先確定往哪個(gè)Segment放數(shù)據(jù)妒蔚，只需要鎖定這個(gè)Segment穿挨，執(zhí)行put，其它的Segment不會(huì)被鎖定肴盏；所以數(shù)組中有多少個(gè)Segment就允許同一時(shí)刻多少個(gè)線程存放數(shù)據(jù)科盛，這樣增加了并發(fā)能力。
LongAdder 實(shí)現(xiàn)思路也類似ConcurrentHashMap菜皂，LongAdder有一個(gè)根據(jù)當(dāng)前并發(fā)狀況動(dòng)態(tài)改變的Cell數(shù)組贞绵，Cell對(duì)象里面有一個(gè)long類型的value用來(lái)存儲(chǔ)值;
開(kāi)始沒(méi)有并發(fā)爭(zhēng)用的時(shí)候或者是cells數(shù)組正在初始化的時(shí)候，會(huì)使用cas來(lái)將值累加到成員變量的base上恍飘，在并發(fā)爭(zhēng)用的情況下榨崩，LongAdder會(huì)初始化cells數(shù)組谴垫，在Cell數(shù)組中選定一個(gè)Cell加鎖，數(shù)組有多少個(gè)cell母蛛，就允許同時(shí)有多少線程進(jìn)行修改翩剪，最后將數(shù)組中每個(gè)Cell中的value相加，在加上base的值彩郊，就是最終的值前弯；cell數(shù)組還能根據(jù)當(dāng)前線程爭(zhēng)用情況進(jìn)行擴(kuò)容，初始長(zhǎng)度為2秫逝，每次擴(kuò)容會(huì)增長(zhǎng)一倍恕出，直到擴(kuò)容到大于等于cpu數(shù)量就不再擴(kuò)容，這也就是為什么LongAdder比cas和AtomicInteger效率要高的原因违帆，后面兩者都是volatile+cas實(shí)現(xiàn)的剃根，他們的競(jìng)爭(zhēng)維度是1，LongAdder的競(jìng)爭(zhēng)維度為“Cell個(gè)數(shù)+1”為什么要+1前方？因?yàn)樗€有一個(gè)base狈醉，如果競(jìng)爭(zhēng)不到鎖還會(huì)嘗試將數(shù)值加到base上；
LinkedBlockingQueue也體現(xiàn)了這樣的思想惠险，在隊(duì)列頭入隊(duì)苗傅，在隊(duì)列尾出隊(duì)，入隊(duì)和出隊(duì)使用不同的鎖班巩，相對(duì)于LinkedBlockingArray只有一個(gè)鎖效率要高渣慕；
拆鎖的粒度不能無(wú)限拆，最多可以將一個(gè)鎖拆為當(dāng)前cpu數(shù)量個(gè)鎖即可抱慌；
大部分情況下我們是要讓鎖的粒度最小化逊桦，鎖的粗化則是要增大鎖的粒度;
在以下場(chǎng)景下需要粗化鎖的粒度：
假如有一個(gè)循環(huán)，循環(huán)內(nèi)的操作需要加鎖抑进，我們應(yīng)該把鎖放到循環(huán)外面强经，否則每次進(jìn)出循環(huán)，都進(jìn)出一次臨界區(qū)寺渗，效率是非常差的匿情；
ReentrantReadWriteLock 是一個(gè)讀寫鎖，讀操作加讀鎖信殊，可以并發(fā)讀炬称，寫操作使用寫鎖，只能單線程寫涡拘；
CopyOnWriteArrayList 玲躯、CopyOnWriteArraySet
CopyOnWrite容器即寫時(shí)復(fù)制的容器。通俗的理解是當(dāng)我們往一個(gè)容器添加元素的時(shí)候，不直接往當(dāng)前容器添加跷车，而是先將當(dāng)前容器進(jìn)行Copy棘利，復(fù)制出一個(gè)新的容器，然后新的容器里添加元素姓赤，添加完元素之后赡译，再將原容器的引用指向新的容器。這樣做的好處是我們可以對(duì)CopyOnWrite容器進(jìn)行并發(fā)的讀不铆，而不需要加鎖蝌焚，因?yàn)楫?dāng)前容器不會(huì)添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一種讀寫分離的思想誓斥，讀和寫不同的容器只洒。
CopyOnWrite并發(fā)容器用于讀多寫少的并發(fā)場(chǎng)景，因?yàn)槔涂樱x的時(shí)候沒(méi)有鎖毕谴，但是對(duì)其進(jìn)行更改的時(shí)候是會(huì)加鎖的，否則會(huì)導(dǎo)致多個(gè)線程同時(shí)復(fù)制出多個(gè)副本距芬，各自修改各自的涝开；
如果需要同步的操作執(zhí)行速度非常快框仔，并且線程競(jìng)爭(zhēng)并不激烈舀武，這時(shí)候使用cas效率會(huì)更高，因?yàn)榧渔i會(huì)導(dǎo)致線程的上下文切換离斩，如果上下文切換的耗時(shí)比同步操作本身更耗時(shí)银舱，且線程對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)不激烈，使用volatiled+cas操作會(huì)是非常高效的選擇跛梗；
除了我們?cè)诖a中使用的同步鎖和jvm自己內(nèi)置的同步鎖外寻馏，還有一種隱藏的鎖就是緩存行，它也被稱為性能殺手核偿。
在多核cpu的處理器中诚欠，每個(gè)cpu都有自己獨(dú)占的一級(jí)緩存、二級(jí)緩存宪祥，甚至還有一個(gè)共享的三級(jí)緩存聂薪，為了提高性能，cpu讀寫數(shù)據(jù)是以緩存行為最小單元讀寫的蝗羊；32位的cpu緩存行為32字節(jié)，64位cpu的緩存行為64字節(jié)仁锯，這就導(dǎo)致了一些問(wèn)題耀找。
例如，多個(gè)不需要同步的變量因?yàn)榇鎯?chǔ)在連續(xù)的32字節(jié)或64字節(jié)里面，當(dāng)需要其中的一個(gè)變量時(shí)野芒，就將它們作為一個(gè)緩存行一起加載到某個(gè)cpu-1私有的緩存中（雖然只需要一個(gè)變量蓄愁，但是cpu讀取會(huì)以緩存行為最小單位，將其相鄰的變量一起讀入）狞悲，被讀入cpu緩存的變量相當(dāng)于是對(duì)主內(nèi)存變量的一個(gè)拷貝撮抓，也相當(dāng)于變相的將在同一個(gè)緩存行中的幾個(gè)變量加了一把鎖，這個(gè)緩存行中任何一個(gè)變量發(fā)生了變化摇锋，當(dāng)cpu-2需要讀取這個(gè)緩存行時(shí)丹拯，就需要先將cpu-1中被改變了的整個(gè)緩存行更新回主存（即使其它變量沒(méi)有更改），然后cpu-2才能夠讀取荸恕，而cpu-2可能需要更改這個(gè)緩存行的變量與cpu-1已經(jīng)更改的緩存行中的變量是不一樣的乖酬，所以這相當(dāng)于給幾個(gè)毫不相關(guān)的變量加了一把同步鎖；
為了防止偽共享融求，不同jdk版本實(shí)現(xiàn)方式是不一樣的：
1. 在jdk1.7之前會(huì) 將需要獨(dú)占緩存行的變量前后添加一組long類型的變量咬像，依靠這些無(wú)意義的數(shù)組的填充做到一個(gè)變量自己獨(dú)占一個(gè)緩存行；
2. 在jdk1.7因?yàn)閖vm會(huì)將這些沒(méi)有用到的變量?jī)?yōu)化掉生宛，所以采用繼承一個(gè)聲明了好多l(xiāng)ong變量的類的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)县昂；
3. 在jdk1.8中通過(guò)添加sun.misc.Contended注解來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，若要使該注解有效必須在jvm中添加以下參數(shù)：
-XX:-RestrictContended
sun.misc.Contended注解會(huì)在變量前面添加128字節(jié)的padding將當(dāng)前變量與其他變量進(jìn)行隔離陷舅；
關(guān)于什么是緩存行倒彰，jdk是如何避免緩存行的，網(wǎng)上有非常多的解釋蔑赘，在這里就不再深入講解了狸驳；
其它方式等待著大家一起補(bǔ)充
轉(zhuǎn)自 https://blog.csdn.net/zqz_zqz/article/details/70233767
