轻量级锁、锁膨胀、重量级锁

从Java SE 1.6开始，为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗，就引入了轻量级锁。轻量级锁在对象内存布局中 MarkWord 锁标志位为 00，它可以由偏向锁对象因存在多个线程访问而升级成轻量级锁，当然，轻量级锁也可能因多个线程同时访问同步代码块升级成重量级锁。
轻量级锁的目标是，减少无实际竞争情况下，使用重量级锁产生的性能消耗，包括系统调用引起的内核态与用户态切换、线程阻塞造成的线程切换等。
假设有两个方法同步块，利用同一个对象加锁：

static final Object obj = new Object();
public static void method1() {
    synchronized( obj ) {
        // 同步块 A
        method2();
    }
}
public static void method2() {
    synchronized( obj ) {
        // 同步块 B
    }
}

1.创建锁记录(Lock Record)对象,每个线程的栈帧都会包含一个锁记录的结构.内部可以存储锁定对象的Mark Word;

2.如果cas替换成功,对象头存储了锁记录地址和状态00,表示由该线程给对象加锁.如下图:

3.如果cas失败,有两种情况:

• 如果是其他线程已经持有了该Object的轻量级锁,这时表明有竞争,进入锁膨胀过程;
• 如果是自己执行了synchronized锁重入,那么再添加一条Lock Record作为重入的计数;

4.当退出synchronized代码块如果有取值为null的锁记录,表示有重入,这时重置锁记录,表示重入计数减一

5.当退出synchronized代码块的锁记录不为null,这时使用cas将Mark Word的值恢复给对象头

• 成功,解锁成功;

• 失败,说明轻量级锁进行了锁膨胀或已经升级为重量级锁,进入重量级锁解锁流程;

  锁膨胀

  如果在尝试加轻量级锁的过程中,CAS操作无法成功,这时一种情况就是有其他线程为此线程加上了轻量级锁(有竞争),这时需要进行锁膨胀,将轻量级锁变为重量级锁;
  1.当Thread1进行轻量级加锁时,Thread0已经对该对象加了轻量级锁
  
  2.这时Thread1加轻量级锁失败,进入锁膨胀流程;

• 即为Object对象申请Monitor锁,让Object指向重量级锁地址;

• 然后自己进入Monitor的EntryList BLOCKED

3.当Thread0退出同步块解锁时,使用cas将Mark Word的值恢复给对象头,失败.这时会进入重量级锁流程,即按照Monitor地址找到Monitor对象,设置Owner为null,唤醒EntryList中的BLOCKED线程;

重量级锁

内置锁在Java中被抽象为监视器锁（monitor）。在JDK 1.6之前，监视器锁可以认为直接对应底层操作系统中的互斥量（mutex）。这种同步方式的成本非常高，包括系统调用引起的内核态与用户态切换、线程阻塞造成的线程切换等。因此，后来称这种锁为“重量级锁”。