Java：鎖的四中狀態：無鎖，偏向鎖，輕量級鎖，重量級鎖

Java併發編程，本身在實際項目確實不多用到，常常學了就忘，忘了在學的噁心循環。經過再次的學習，掌握一些併發編程原理和理清常常混淆的知識點。

synchronized

synchronized,所謂的重量級鎖。Java中每個對象均可以做爲一個鎖，表現爲：

• 對於普通方法的同步，鎖是當前實例對象。
• 對於靜態方法的同步，鎖是當前類的Class對象。
• 對於同步方法塊，鎖是Synchronized括號裏配置的對象。

jVM基於進入和退出Monitor對象來實現方法同步和代碼同步。方法同步是使用monitorenter和monitorexit指令實現的，monitorenter指令是在編譯後插入到同步代碼塊開始的位置，monitorexit是插在方法結束處和異常處。方法同步使用另外一種實現方式，在JVM規範裏沒有詳細的說明。

volatile

volatile是輕量級的synchronized,它在多處理器開發中保證了共享變量的可見性。對一個volatile變量的讀，老是能看到任意線程對這個volatile變量最後的寫入，對單個volatile變量的讀寫具備原子性。就是說，線程對volatile變量本地內存的寫入會被更新到主內存，其餘線程對同個volatile的讀取，會先將本地的設爲無效，必須從主內存中讀取。

鎖的狀態

鎖是存在哪裏的呢？

鎖存在Java的對象頭中的Mark Work。Mark Work默認不只存放着鎖標誌位，還存放對象hashCode等信息。運行時，會根據鎖的狀態，修改Mark Work的存儲內容。若是對象是數組類型，則虛擬機用3個字寬存儲對象頭，若是對象是非數組類型，則用2字寬存儲對象頭。在32位虛擬機中，一字寬等於四字節，即32bit。關於對象頭等相關知識，能夠參考Java虛擬機相關文章。

32位JVM默認狀態下Mark Work的存儲結構。

32位JVM運行狀態下，Mark Work的存儲結構。

鎖的狀態

鎖有四種狀態：無鎖狀態、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖

隨着鎖的競爭，鎖的狀態會從偏向鎖到輕量級鎖，再到重量級鎖。並且鎖的狀態只有升級，沒有降級。也就是隻有偏向鎖->輕量級鎖->重量級鎖，沒有重量級鎖->輕量級鎖->偏向鎖。

鎖名稱	描述	應用場景
偏向鎖	線程在大多數狀況下並不存在競爭條件，使用同步會消耗性能，而偏向鎖是對鎖的優化，能夠消除同步，提高性能。當一個線程得到鎖，會將對象頭的鎖標誌位設爲01,進入偏向模式.偏向鎖能夠在讓一個線程一直持有鎖，在其餘線程須要競爭鎖的時候，再釋放鎖。	只有一個線程進入臨界區
輕量級鎖	當線程A得到偏向鎖後，線程B進入競爭狀態，須要得到線程A持有的鎖，那麼線程A撤銷偏向鎖，進入無鎖狀態。線程A和線程B交替進入臨界區，偏向鎖沒法知足，膨脹到輕量級鎖，鎖標誌位設爲00。	多個線程交替進入臨界區
重量級鎖	當多線程交替進入臨界區，輕量級鎖hold得住。但若是多個線程同時進入臨界區，hold不住了，膨脹到重量級鎖	多個線程同時進入臨界區

鎖的優缺點

鎖	優勢	缺點	適用場景
偏向鎖	加鎖和解鎖不須要額外的消耗，和執行非同步方法比僅存在納秒級的差距	若是線程間存在鎖競爭，會帶來額外的鎖撤銷的消耗。	適用於只有一個線程訪問同步塊場景。
輕量級鎖	競爭的線程不會阻塞，提升了程序的響應速度。	若是始終得不到鎖競爭的線程使用自旋會消耗CPU。	追求響應時間。同步塊執行速度很是快。
重量級鎖	線程競爭不使用自旋，不會消耗CPU	線程阻塞，響應時間緩慢	追求吞吐量。同步塊執行速度較長。

總結

在鎖的狀態中，主要是理解什麼是偏向鎖，輕量級鎖，重量級，以及他們的應用場景。

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本文是我的學習總結和知識備忘，如知識有誤或片面，請多加指正，謝謝

知識來源《Java併發編程的藝術》