多線程鎖的升級原理是什麼?

鎖的級別：

無鎖->偏向鎖->輕量級鎖->重量級鎖

鎖分級別緣由：

沒有優化前，sychroniezed是重量級鎖（悲觀鎖），使用wait、notify、notifyAll來切換線程狀態很是消耗系統資源，線程的掛起和喚醒間隔很短暫，這樣很浪費資源，影響性能。因此JVM對sychronized關鍵字進行了優化，把鎖分爲無鎖、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖。

1、無鎖

沒有對資源進行鎖定，全部的線程都能訪問並修改同一個資源，但同時只有一個線程能修改爲功，其它修改失敗的線程會不斷重試直到修改爲功。

2、偏向鎖

對象的代碼一直被同一線程執行，不存在多個線程競爭，該線程在後續執行中自動獲取鎖，下降獲取鎖帶來的性能開銷。偏向鎖，指的是偏向第一個加鎖線程，該線程是不會主動釋放偏向鎖的，只有當其餘線程嘗試競爭偏向鎖纔會被釋放。

偏向鎖的撤銷，須要在某個時間點上沒有字節碼正在執行時，先暫停偏向鎖的線程，而後判斷鎖對象是否處於被鎖定狀態，若是線程不處於活動狀態，則將對象頭設置成無鎖狀態，並撤銷偏向鎖。

若是線程處於活動狀態，升級爲輕量級鎖的狀態。

3、輕量級鎖

輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候，被第二個線程B訪問，此時偏向鎖就會升級爲輕量級鎖，線程B會經過自旋的形式嘗試獲取鎖，線程不會阻塞，從er提高性能。

當前只有一個等待線程，則該線程將經過自旋進行等待。可是當自旋超過必定次數時，輕量級鎖邊會升級爲重量級鎖，當一個線程已持有鎖，另外一個線程在自旋，而此時第三個線程來訪時，輕量級鎖也會升級爲重量級鎖。

注：自旋是什麼？

自旋（spinlock）是指當一個線程獲取鎖的時候，若是鎖已經被其它線程獲取，那麼該線程將循環等待，而後不斷的判斷鎖是否可以被成功獲取，直到獲取到鎖纔會退出循環。

4、重量級鎖

指當有一個線程獲取鎖以後，其他全部等待獲取該鎖的線程都會處於阻塞狀態。

重量級鎖經過對象內部的監聽器（monitor）實現，而其中monitor的本質是依賴於底層操做系統的Mutex Lock實現，操做系統實現線程之間的切換須要從用戶態切換到內核態，切換成本很是高。

5、鎖狀態對比：

	偏向鎖	輕量級鎖	重量級鎖
使用場景	只有一個線程進入同步塊	雖然不少線程，但沒有衝突，線程進入時間錯開於是並未爭搶鎖	發生了鎖爭搶的狀況，多條線程進入同步塊爭用鎖
本質	取消同步操做	CAS操做代替互斥同步	互斥同步
優勢	不阻塞，執行效率高（只有第一次獲取偏向鎖時須要CAS操做，後面只是比對ThreadId）	不會阻塞	不會空耗CPU
缺點	適用場景太侷限。若競爭產生，會有額外的偏向鎖撤銷的消耗	長時間獲取不到鎖空耗CPU	阻塞，上下文切換，重量級操做，消耗操做系統資源

6、CAS是什麼呢？

CAS即即比較和替換，當使用CAS替換新值不成功時，自旋，從新得到原值和新值再試一次直到成功爲止。

CAS經過無鎖操做提升了系統的吞吐率，高效的解決了原子操做問題。

淺談Java多線程CAS原理

 

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