偏向锁，轻量级锁及重量级锁的加锁和升级过程分析

本文主要是介绍偏向锁，轻量级锁及重量级锁的加锁和升级过程分析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

说明:本文不探讨这些锁的原理,仅仅简单说明锁升级的流程

锁的简单说明:

偏向锁:

偏向锁是JDK6中引入的一项锁优化，它的目的是消除数据在无竞争情况下的同步原语，进一步提高程序的运行性能。

偏向锁会偏向于第一个获得它的线程，如果在接下来的执行过程中，该锁没有被其他的线程获取，则持有偏向锁的线程将永远不需要同步。大多数情况下，锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得，为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。

轻量级锁

轻量级锁提升程序同步性能的依据是：对于绝大部分的锁，在整个同步周期内都是不存在竞争的（区别于偏向锁）。这是一个经验数据。如果没有竞争，轻量级锁使用CAS操作避免了使用互斥量的开销，但如果存在锁竞争，除了互斥量的开销外，还额外发生了CAS操作，因此在竞争非常多,锁等待时间长的情况下，轻量级锁比传统的重量级锁更慢。

重量级锁

重量级锁也就是通常说synchronized的对象锁,也叫悲观锁.它所做的事情就是,在某一个时间节点,只有一个对象能获取这把锁,其它竞争的线程全部阻塞.等待锁释放之后重新唤醒线程并且竞争这把锁.它强调的是独占性和排他性.

偏向所锁，轻量级锁都是乐观锁，重量级锁是悲观锁。

线程加锁升级的过程

一个对象刚开始实例化的时候，没有任何线程来访问它的时候。它是可偏向的，意味着，它现在认为只可能有一个线程来访问它，所以当第一个线程来访问它的时候，它会偏向这个线程，并且使用CAS进行标记这个线程.此时，对象持有偏向锁。偏向第一个线程，之后再次访问这个对象时，只需要对比是否是原来的那个线程，不需要再使用CAS在进行操作。

一旦有第二个线程访问这个对象，因为偏向锁不会主动释放，所以第二个线程可以看到对象时偏向状态，这时表明在这个对象上已经存在竞争了，检查原来持有该对象锁的线程是否依然存活，如果挂了，则可以将对象变为无锁状态，然后重新偏向新的线程，如果原来的线程依然存活，则马上执行那个线程的操作栈，检查该对象的使用情况，如果仍然需要持有偏向锁，则偏向锁升级为轻量级锁，（偏向锁就是这个时候升级为轻量级锁的）。如果不存在使用了，则可以将对象回复成无锁状态，然后重新偏向。

轻量级锁认为竞争存在，但是竞争的程度很轻，一般两个线程对于同一个锁的操作都会错开，或者说稍微等待一下（自旋），另一个线程就会释放锁。但是当自旋超过一定的次数，或者一个线程在持有锁，一个在自旋，又有第三个来访时，轻量级锁膨胀为重量级锁，重量级锁使除了拥有锁的线程以外的线程都阻塞，防止CPU空转。

为了避免无用的自旋，轻量级锁一旦膨胀为重量级锁就不会再降级为轻量级锁了；偏向锁升级为轻量级锁也不能再降级为偏向锁。一句话就是锁可以升级不可以降级，但是偏向锁状态可以被重置为无锁状态。

使用简图来简单介绍锁升级过程: