synchronized 鎖的優(yōu)化：鎖的四種狀態(tài)-無鎖，偏向鎖、輕量級鎖，重量級鎖

1、偏向鎖：原因是大多數(shù)時(shí)候是不存在鎖競爭的，常常是一個(gè)線程多次獲得同一個(gè)鎖，因此如果每次都要競爭鎖會增大很多沒有必要付出的代價(jià)，為了降低獲取鎖的代價(jià)，才引入的偏向鎖

偏向鎖的升級：當(dāng)線程1訪問代碼塊并獲取鎖對象時(shí)，會在java對象頭和棧幀中記錄偏向的鎖的threadID，因?yàn)?strong>偏向鎖不會主動(dòng)釋放鎖，以后線程1再次獲取鎖時(shí)比較當(dāng)前線程的threadID和Java對象頭中的threadID是否一致，如果一致（還是線程1獲取鎖對象），則無需使用CAS來加鎖、解鎖；如果不一致（如線程2要競爭鎖對象，而偏向鎖不會主動(dòng)釋放因此還是存儲的線程1的threadID），那么查看Java對象頭中記錄線程1是否存活，如果沒有存活，那么鎖對象被重置為無鎖狀態(tài)，其它線程（線程2）可以競爭將其設(shè)置為偏向鎖；如果存活，那么立刻查找該線程（線程1）的棧幀信息，如果還是需要繼續(xù)持有這個(gè)鎖對象，那么暫停當(dāng)前線程1，撤銷偏向鎖，升級為輕量級鎖，如果線程1 不再使用該鎖對象，那么將鎖對象狀態(tài)設(shè)為無鎖狀態(tài)，重新偏向新的線程。

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2、輕量級鎖：考慮的是競爭鎖對象的線程不多，而且線程持有鎖的時(shí)間也不長的情景。因?yàn)樽枞€程需要CPU從用戶態(tài)轉(zhuǎn)到內(nèi)核態(tài)，代價(jià)較大，如果剛剛阻塞不久這個(gè)鎖就被釋放了，那這個(gè)代價(jià)就有點(diǎn)得不償失了，因此這個(gè)時(shí)候就干脆不阻塞這個(gè)線程，讓它自旋這等待鎖釋放。

輕量級鎖什么時(shí)候升級為重量級鎖？線程1獲取輕量級鎖時(shí)會先把鎖對象的對象頭MarkWord復(fù)制一份到線程1的棧幀中創(chuàng)建的用于存儲鎖記錄的空間（稱為DisplacedMarkWord），然后使用CAS把對象頭中的內(nèi)容替換為線程1存儲的鎖記錄（DisplacedMarkWord）的地址；

如果在線程1復(fù)制對象頭的同時(shí)（在線程1CAS之前），線程2也準(zhǔn)備獲取鎖，復(fù)制了對象頭到線程2的鎖記錄空間中，但是在線程2CAS的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)線程1已經(jīng)把對象頭換了，線程2的CAS失敗，那么線程2就嘗試使用自旋鎖來等待線程1釋放鎖。

但是如果自旋的時(shí)間太長也不行，因?yàn)樽孕且腃PU的，因此自旋的次數(shù)是有限制的，比如10次或者100次，如果自旋次數(shù)到了線程1還沒有釋放鎖，或者線程1還在執(zhí)行，線程2還在自旋等待，這時(shí)又有一個(gè)線程3過來競爭這個(gè)鎖對象，那么這個(gè)時(shí)候輕量級鎖就會膨脹為重量級鎖。重量級鎖把除了擁有鎖的線程都阻塞，防止CPU空轉(zhuǎn)。

3、重量級鎖：為了避免無用的自旋，輕量級鎖一旦膨脹為重量級鎖就不會再降級為輕量級鎖了；偏向鎖升級為輕量級鎖也不能再降級為偏向鎖。一句話就是鎖可以升級不可以降級，但是偏向鎖狀態(tài)可以被重置為無鎖狀態(tài)。

4、鎖粗化：同步塊的作用范圍應(yīng)該盡可能小，僅在共享數(shù)據(jù)的實(shí)際作用域中才進(jìn)行同步，這樣做的目的是為了使需要同步的操作數(shù)量盡可能縮小，縮短阻塞時(shí)間，如果存在鎖競爭，那么等待鎖的線程也能盡快拿到鎖。 但是加鎖解鎖也需要消耗資源，如果存在一系列的連續(xù)加鎖解鎖操作，可能會導(dǎo)致不必要的性能損耗。 鎖粗化就是將多個(gè)連續(xù)的加鎖、解鎖操作連接在一起，擴(kuò)展成一個(gè)范圍更大的鎖，避免頻繁的加鎖解鎖操作。

5、鎖消除

Java虛擬機(jī)在JIT編譯時(shí)(可以簡單理解為當(dāng)某段代碼即將第一次被執(zhí)行時(shí)進(jìn)行編譯，又稱即時(shí)編譯)，通過對運(yùn)行上下文的掃描，經(jīng)過逃逸分析，去除不可能存在共享資源競爭的鎖，通過這種方式消除沒有必要的鎖，可以節(jié)省毫無意義的請求鎖時(shí)間

總結(jié)：輕量級鎖，重量級鎖是針對不同的場景的，偏向鎖是針對不存在或很少存在資源競爭的情況，輕量級鎖是存在線程競爭，執(zhí)行周期比較短的情況，大部分都是這情況，最主要的原因是輕量級鎖是為了避免重量級鎖，產(chǎn)生操作系統(tǒng)層面的用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)切換帶來的開銷。輕量級鎖自旋遠(yuǎn)比用戶態(tài)/內(nèi)核態(tài)系統(tǒng)調(diào)度帶來的自旋消耗要小的多，但是自旋是有CPU消耗的，所以又不可以永久的進(jìn)行自旋，因此升級為重量級鎖，進(jìn)行線程同步處理。

總結(jié)

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