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鎖的升級順序：無鎖狀態(tài)涕滋、偏向鎖狀態(tài)、輕量級鎖狀態(tài)纹笼、重量級鎖狀態(tài)拴签。
鎖可以從偏向鎖升級到重量級鎖孝常，是單向的，不會出現(xiàn)鎖的降級蚓哩。
用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)
內(nèi)核態(tài)（Kernel Mode）：運行操作系統(tǒng)程序构灸，操作硬件 讀取io流、
用戶態(tài)（User Mode）：運行用戶程序
偏向鎖
- 定義：從始至終只有一個線程在請求鎖和釋放鎖
- 偏向線程： 占用鎖的線程
- 好處： 偏向鎖適合于只有一個線程重復(fù)獲取鎖的時候岸梨，沒有任何的競爭喜颁，從而提高鎖的效率稠氮。
原理/實現(xiàn)過程：
a、當獲取到鎖的時候
--對象頭的偏向模式設(shè)置為“1”半开、偏向鎖標志位設(shè)置01隔披，進入偏向模式。
--對象的棧楨中記錄偏向鎖的線程ID（也就是mark word中）
b寂拆、下次獲取鎖的時候奢米，判斷偏向鎖ID和當前線程一致，則直接進入代碼塊執(zhí)行漓库，減少CAS的操作恃慧，也就是減少CPU用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的切換
--如果為0（表示線程還不是偏向鎖，是無鎖狀態(tài)）渺蒿；采用CAS操作將偏向鎖字段設(shè)置為1痢士；并且更新自己的線程ID到mark word 字段中；
--如果為1且不是當前線程茂装，表示此時偏向鎖已經(jīng)被別的線程獲鹊□濉；則此時線程不斷嘗試使用CAS獲取偏向鎖少态；或者將偏向鎖撤銷城侧，升級成輕量級鎖； （升級概率較大）
如何開啟偏向鎖:
jdk5中默認關(guān)閉彼妻，jdk6之后默認開啟嫌佑，但在應(yīng)用程序啟動幾秒鐘之后才激活可以使用-XX:BiasedLockingStartupDelay=0參數(shù)關(guān)閉延遲
如果確定應(yīng)用程序中所有鎖通常情況下處于競爭狀態(tài)，可以通過
-XX:-UseBiasedLocking=false參數(shù)關(guān)閉偏向鎖
偏向鎖撤銷場景：
a侨歉、有其他線程來競爭的時候才會釋放偏向鎖
b屋摇、偏向鎖的撤銷必須等待全局安全的點
c、將對象頭中的標記01恢復(fù)為00
d幽邓、hash計算
輕量級鎖
- 應(yīng)用場景： 當多個線程在間隔的方式競爭我們的鎖對象炮温，短暫結(jié)合自旋控制。
鎖的獲取:
(1). 判斷當前對象是否處于無鎖狀態(tài)（hashcode牵舵、0柒啤、01），若是畸颅，則JVM首先將在當前線程的棧幀中建立一個名為鎖記錄（Lock Record）的空間担巩，用于存儲鎖對象目前的Mark Word的拷貝（官方把這份拷貝加了一個Displaced前綴，即Displaced Mark Word）没炒；否則執(zhí)行步驟（3）兵睛；
(2). JVM利用CAS操作嘗試將對象的Mark Word更新為指向Lock Record的指針，如果成功表示競爭到鎖，則將鎖標志位變成00（表示此對象處于輕量級鎖狀態(tài)）祖很，執(zhí)行同步操作笛丙；如果失敗則執(zhí)行步驟（3）；
(3). 判斷當前對象的Mark Word是否指向當前線程的棧幀假颇，如果是則表示當前線程已經(jīng)持有當前對象的鎖胚鸯，則直接執(zhí)行同步代碼塊；否則只能說明該鎖對象已經(jīng)被其他線程搶占了笨鸡，這時輕量級鎖需要膨脹為重量級鎖姜钳，鎖標志位變成10，后面等待的線程將會進入阻塞狀態(tài)形耗；
鎖的釋放
(1). 取出在獲取輕量級鎖保存在Displaced Mark Word中的數(shù)據(jù)哥桥；
(2). 用CAS操作將取出的數(shù)據(jù)替換當前對象的Mark Word中，如果成功激涤，則說明釋放鎖成功拟糕，否則執(zhí)行（3）；
(3). 如果CAS操作替換失敗倦踢，說明有其他線程嘗試獲取該鎖送滞，則需要在釋放鎖的同時需要喚醒被掛起的線程。
重量級鎖
沒有獲取到鎖的線程會變?yōu)樽枞臓顟B(tài)辱挥，效率極低
線程的競爭不會使用自旋犁嗅，不會消耗cpu資源，適合于同步代碼執(zhí)行比較長的時間晤碘。
偏向鎖褂微、輕量級鎖和重量級鎖區(qū)別與轉(zhuǎn)換
a.偏向鎖：加鎖和解鎖不需要額外的開銷，只適合于同一個線程訪問同步代碼塊园爷，如果多個線程同時競爭的時候宠蚂，會撤銷該鎖。
b.輕量級鎖：競爭的線程不會阻塞腮介，提高了程序響應(yīng)速度，如果始終得不到鎖的競爭線程端衰，則使用自旋的形式叠洗，消耗cpu資源，適合于同步代碼塊執(zhí)行非陈枚快的情況下灭抑。
c.重量級鎖： 線程的競爭不會使用自旋，不會消耗cpu資源抵代，適合于同步代碼執(zhí)行比較長的時間腾节。
鎖之間的轉(zhuǎn)換
| 鎖 | 優(yōu)點 | 缺點 | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| 偏向鎖 | 加鎖和解鎖不需要額外的消耗，和執(zhí)行非同步方法比僅存在納秒級的差距 | 如果線程之間存在競爭，會帶來額外的鎖撤銷的消耗 | 適用于只有一個線程訪問同步塊場景 |
| 輕量級鎖 | 競爭的線程不會阻塞案腺，提高了程序的響應(yīng)速度 | 如果始終得不到鎖競爭的線程使用自旋會消耗CPU | 追求響應(yīng)時間庆冕，同步塊執(zhí)行速度非常快 |
| 重量級鎖 | 線程競爭不使用自旋劈榨，不會消耗CPU | 線程阻塞访递，響應(yīng)時間緩慢 | 追求吞吐量，同步塊執(zhí)行速度較長 |
總結(jié)一下同辣，其實無鎖->偏向鎖->輕量級鎖->重量級鎖的轉(zhuǎn)化過程中沒那么復(fù)雜拷姿，注意記住：
（1）只有一個線程獲取鎖時旱函，就是偏向鎖响巢。
（2）多個線程時，不存在競爭（多個線程順序執(zhí)行）棒妨，輕量級鎖踪古。
（3）多個線程存在競爭時重量級鎖。
代碼示例
[markOop.hpp文件]
enum { locked_value = 0, // 0 00 輕量級鎖
unlocked_value = 1,// 0 01 無鎖
monitor_value = 2,// 0 10 重量級鎖
marked_value = 3,// 0 11 gc標志
biased_lock_pattern = 5 // 1 01 偏向鎖
};
tips：對象的布局情況請參考Java基礎(chǔ)-對象布局
鎖的消除
鎖削除是指虛擬機即時編譯器在運行時靶衍，對一些代碼上要求同步灾炭，但是被檢測到不可能存在共享數(shù)據(jù)競爭的鎖進行削除。鎖削除的主要判定依據(jù)來源于逃逸分析的數(shù)據(jù)支持颅眶，如果判斷到一段代碼中蜈出，在堆上的所有數(shù)據(jù)都不會逃逸出去被其他線程訪問到，那就可以把它們當作棧上數(shù)據(jù)對待涛酗，認為它們是線程私有的铡原，同步加鎖自然就無須進行。
/**
* StringBuffer的append方法每個都含有synchronized關(guān)鍵字商叹，而且都是this鎖
* 每個線程都有自己獨立鎖燕刻，等于是沒鎖
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
andString("jarye", "xiaowang", "xiaohong");
}
public static String andString(String s1, String s2, String s3) {
return new StringBuffer().append(s1).append(s2).append(s3).toString();
}
鎖的粗化/合并
通常情況下，為了保證多線程間的有效并發(fā)剖笙，會要求每個線程持有鎖的時間盡可能短卵洗，但是大某些情況下，一個程序?qū)ν粋€鎖不間斷弥咪、高頻地請求过蹂、同步與釋放，會消耗掉一定的系統(tǒng)資源聚至，因為鎖的講求酷勺、同步與釋放本身會帶來性能損耗，這樣高頻的鎖請求就反而不利于系統(tǒng)性能的優(yōu)化了扳躬，雖然單次同步操作的時間可能很短脆诉。
鎖粗化就是告訴我們?nèi)魏问虑槎加袀€度甚亭，有些情況下我們反而希望把很多次鎖的請求合并成一個請求，以降低短時間內(nèi)大量鎖請求击胜、同步亏狰、釋放帶來的性能損耗。
/**
* StringBuffer的append方法每個都含有synchronized關(guān)鍵字
* 在執(zhí)行的時候潜的，會合并在for之前加鎖骚揍，之后釋放鎖
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
StringBuffer sf = new StringBuffer();
for(int i=0;i<10;i++){
sf.append(i);
}
}
Synchronized優(yōu)化方案
a.減少Synchronized同步的范圍，只會使用偏向鎖或者輕量鎖
b.類似Conhashmap底層實現(xiàn)分段鎖原理 降低鎖的粒度
c.鎖一定要做做讀寫分離
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<<<線程安全與解決方案
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<<<Volatile解決JMM的可見性問題
<<<Volatile的偽共享和重排序
<<<CAS無鎖模式及ABA問題
<<<Synchronized鎖
<<<Lock鎖
<<<AQS同步器
<<<Condition
<<<CountDownLatch同步計數(shù)器
<<<Semaphore信號量
<<<CyclicBarrier屏障
<<<線程池
<<<并發(fā)隊列
<<<Callable與Future模式
<<<Fork/Join框架
<<<Threadlocal
<<<Disruptor框架
<<<如何優(yōu)化多線程總結(jié)
