Java锁升级

锁升级

整体对象头 Mark Word 结构如下：

1. 自旋锁与自适应自旋

1.1 自旋锁

如果物理机器有一个以上的处理器或者处理器核心，能让两个或以上的线程同时并行执行，我们就可以让后面请求锁的那个线程“稍等一会”，但不放弃处理器的执行时间，看看持有锁的线程是否很快就会释放锁。为了让线程等待，我们只须让线程执行一个忙循环（自旋），这项技术就是所谓的自旋锁。

1.2 自适应自旋

自旋等待不能代替阻塞，自旋等待本身虽然避免了线程切换的开销，但它是要占用处理器时间的，所以如果锁被占用的时间很短，自旋等待的效果就会非常好，反之如果锁被占用的时间很长，那么自旋的线程只会白白消耗处理器资源，而不会做任何有价值的工作，这就会带来性能的浪费。

由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定的。如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功获得过锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为这次自旋也很有可能再次成功，进而允许自旋等待持续相对更长的时间。

2. 偏向锁

只会锁对象只会被一个线程使用，会使用对象哈希码的存储空间来存储线程ID，但是对象已经计算过一致性哈希码后，它就再也无法进入偏向锁状态。其他线程来使用时，会先自旋等待一会，如果锁还没释放就自旋失败升级为轻量级锁。

作用：减少 check,避免 cas 带来的性能消耗，每次只对比锁对象中的线程ID。

3. 轻量级锁

不同时间错过时间来加锁。当有其他线程来参与时，先自旋等待一会，如果失败就会升级为轻量级锁，其中使用 CAS 将 Mark Word 中的存储地址会存储到线程栈帧中的 Lock record，而栈帧中会存储 Mark Word。虚拟机首先会检查对象的Mark Word是否指向当前线程的栈帧，如果是，说明当前线程已经拥有了这个对象的锁，那直接进入同步块继续执行就可以了，否则就说明这个锁对象已经被其他线程抢占了。如果出现两条以上的线程争用同一个锁的情况，那轻量级锁就不再有效，必须要膨胀为重量级锁。

4. 重量级锁

当其膨胀成重量级锁后，其他竞争的线程进来就不会自旋了，而是直接阻塞等待，并且 Mark Word 中的内容会变成一个监视器（monitor）对象，用来统一管理排队的线程。

EntryList：ContentionQueue 中有资格的线程会被移动到这里，相当于进行一轮初筛，进入的线程会阻塞。
Owner：拥有当前 monitor 对象的线程，即持有锁的那个线程。
WaitSet：当 Owner 线程调用 wait() 方法被阻塞之后，会被放到这里。当其被唤醒之后，会重新进入 EntryList 当中，这个集合的线程都会阻塞。