锁优化
锁优化
高效并发 是从jdk1.5到jdk1.6的一个重要改进，HotSpot开发团队在这个版本上花费了大量的精力去实现各种锁优化技术：适应性自旋（Adaptive Spinning）、锁消除（Lock Elimination）、锁粗化（Lock Coarsening）、轻量级锁（Lightweight Locking）、偏向锁（Biased Locking）；
这些技术都是为了在线程之间更高效共享数据，已解决竞争问题，从而提高程序的执行效率；
自旋锁&自适应自旋
互斥同步 对性能最大的影响是阻塞，挂起和恢复线程操作都需要转入内核态完成；
虚拟机开发团队 注意到，在很多应用上，共享数据的锁定只会持续很短的一段时间，为了这段时间挂起和恢复线程并不值得；
如果物理机有一个以上的CPU，能让2个或以上的线程同时并行执行，可以让后面等待锁的线程“等一等”，但不放弃CPU资源，看持有锁的线程是否很快释放锁；
为了让线程等待，只需要让一个线程执行忙循环（自旋），这项技术就叫自旋锁；
自旋锁 在jdk1.4就引入，默认关闭，可以使用-XX:+UseSpinning开启；jdk1.6默认开启；
自旋等待不能代替阻塞，且 先不说对CPU数量的要求，自旋锁本身虽然避免了线程切换的开销，但要占用CPU资源，如果锁被占用时间很短，自旋等待效果很好；
反之，自旋的线程会白白浪费CPU资源，不会做任何有用的工作，反而带来性能的浪费；
自旋等待的时间必须有一定限度，如果自旋等待次数超过限定仍然没有成功获得锁，就应使用传统的方式挂起线程了；
自旋次数默认是10，用户可以使用-XX:+PreBlockSpin自定义；
jdk1.6引入了 自适应自旋锁；
自适应 意味着 自旋的时间不再固定，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者状态来决定；
如果在同一个锁对象上，上一个线程自旋等待刚刚获得过锁 且 正在运行，JVM认为这次自旋很有可能成功，进而它将允许自旋等待持续更长时间；
如果对于某个锁对象，自旋很少获得成功，以后获取锁将忽略掉自旋，避免浪费CPU资源；
有了自适应自旋，随着程序运行和性能监控信息不断完善，JVM对程序锁的状况预测越来越准确；
锁消除
锁消除 指 JVM即时编译器 在运行时，对一些代码上要求同步，但被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除；
锁消除主要判断依据：逃逸分析的数据支持 ；
（如果在一段代码中，堆上所有数据都不会逃逸出去从而被其他线程访问，可以把他们当做栈上数据对待，认为是线程私有，无需同步加锁）
变量是否逃逸，JVM需要使用数据流分析来确定，
锁粗化
原则上，编写代码的时候，总是推荐将同步代码块的作用范围尽量小-只在共享数据的实际作用域进行同步；
大部分情况下，上面的原则是正确的；
但如果一系列的操作 对 同一个对象反复加锁/释放锁（甚至加锁出现在循环体中），即使没有线程竞争，频繁进行互斥同步操作也会造成不必要的性能损耗；
JVM检测到如果有一系列的操作都对同一个对象加锁，会把整个加锁的范围扩展（粗化）到整个操作序列的外部；
轻量级锁
轻量级锁 是jdk1.6 中加入的新型锁机制；
“轻量级” 是相对于使用系统互斥量的传统锁而言，因此传统锁机制被称为“重量级”锁；
轻量级锁 不是用来代替 重量级锁，而是在没有锁竞争的情况下，减少使用传统锁带来的性能损耗；
要理解轻量级锁，必须从Hotspot VM的对象头内存布局说起：
对象头包括：
Mark Word（存储对象自身的运行数据 [ hashCode、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳 ]）、
类型指针（指向 方法区对象类型数据的指针）、
[数组还会存储数组的长度]
对象头信息 是与 对象自身定义的数据无关的额外存储成本，考虑到VM的空间效率，Mark Word被设计为一个非固定的数据结构以便在极小的内存存储更多的信息；
加锁过程：
在进入同步代码块时，如果此对象的没有被锁定（锁状态标志01）,VM将在当前线程的栈桢中建立一个lock Record的空间（用于存储同步对象的Mark Word的拷贝）；
然后，VM使用CAS操作尝试将同步对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针，如果更新成功，当前线程将持有该同步对象的锁，同步对象的锁状态标志更新为00；
如果CAS操作失败，VM检查同步对象的MarkWord是否指向 当前线程栈桢；
如果 当前线程已持有锁，直接进入同步块执行；
如果 被其他线程占用，要膨胀为 重量级锁，同步对象的锁状态标志更新为10，后面等待的线程会进入阻塞；
解锁过程：
如果同步对象的Mark Word指向当前线程的栈桢，用CAS操作将同步对象的MarkWord和当前线程的LockRecord进行交换；
如果交换成功，同步过程完成；
如果交换失败，说明有其他线程尝试获取该同步对象，在释放锁的同时，唤醒被挂起的线程；
轻量级锁提升性能的依据：对于大部分锁，不存在锁竞争关系；
如果没有锁竞争，轻量级锁使用CAS操作避免使用互斥量的开销；
如果有锁竞争，除了互斥量的开销，还有CAS操作，所以有锁竞争的情况下，轻量级锁会比传统的锁更慢；
偏向锁
偏向锁 是 jdk1.6引入的一项锁优化；
偏向锁目的是 消除共享数据在无竞争情况下的同步原语，进一步提高程序的性能；
如果说 轻量级锁 是在无竞争的情况下使用CAS操作消除同步使用的互斥量，偏向锁 是在无竞争的情况下，消除整个同步（CAS也不做）；
偏向锁的意思：偏向第一个获得它的线程，如果没有锁竞争存在，持有该锁的线程将不需要同步；
假设当前VM启用了偏向锁（-XX:+UseBiasedLocking），
当前同步对象第一次被线程获取的时候，VM会把同步对象的对象头标志位更新为01（偏向模式）；
再使用CAS操作把线程ID 更新到 同步对象的MarkWord中，如果更新成功，该线程进入同步块不需要同步操作；
当另一个线程尝试获取锁时，偏向模式结束，同步对象的MarkWord更新为01（未锁定）或轻量级锁...；
偏向锁 可以提高 带有同步但无竞争的程序性能；
大多数情况下，锁是被竞争的，偏向模式有点多余，有时候禁用偏向锁可以提升性能(-XX:-UseBiasedLocking)；
