锁优化

其实很多优化方案无外乎就是保存状态做参考，让计算机更加智能，所以在一定程度上就相当于优化了，比如说动态规划也是这样，优化就是保存之前的状态，从之前的状态中推理，省略掉不必要的计算；

简述

  synchronize 是JVM层次上的手段，通常是直接加排它锁，没有获得锁的线程就会从运行态变成阻塞的状态，因为线程的切换都要从用户态转化到内核态，阻塞的实现是一个重量级的操作，这些操作给并发性能带来了极大的影响，为了针对这种情况，synchronize 在后版本中进行了优化，具体如下

1、自旋锁和自适应锁

  意思很好理解，就是自旋，假设此刻该线程没获得锁，不会立即进入阻塞状态，交出CPU的执行权，它会while一下，等过一会再来申请一下锁，说不定就申请到了呢？对吧，
  如果锁占用的时间很短的话，这种优化的效果显而易见，毕竟不用切换线程带来的开销，只不过会占用一点CPU的时间自旋而已，但是如果锁占用的时间很长的话，那自旋的线程自会白白消耗资源........所以说如何控制自旋的时间变得尤为重要，并且如果自旋到一定的次数（默认是10次）之后还没有获得锁的话就必须挂起线程了。
  自适应锁是什么呢？就是自旋的时间不再是固定的了，而是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，比如上一次自旋成功了，那么JVM会认为你这次也可能会成功，所以会让你多自旋几次，假设你上几次都没有成功，那么JVM觉得你这次也不会成功，所以不让你自旋很多次，直接就让你挂起了....

2、锁消除

  字面意思，就是不加锁，哎，明明加了锁（这个锁可能是程序员加的，也可能不是），你为什么不给我加锁呢？JVM不加锁肯定有理由啦，如果它根据逃逸分析判断你这个是线程安全的，就不会给你加锁了，也就避免了开销，这也算得上是一种优化  关于这个逃逸分析我也没仔细看，好像就是判断在这个代码块中堆上的对象能不能被其他线程访问到，如果访问不到的话就可以把他当做栈上的数据，相当于私有的，就不会加锁了。

3、偏向锁

  偏向锁其实就是一种无锁状态，其存在目的就是在于只有一个线程执行同步代码块时提高性能。
  每个对象的头部（MarkWord）有一部分存着一些与对象本生数据无关的东西，例如说GC的分代年龄、对象hashcode等，最重要的是下面几个

• 指向锁记录的指针 -------轻量级锁的时候指向对应线程栈中的锁记录（拥有该锁的线程）
• 指向重量级锁的指针 -------锁膨胀

• 偏向线程ID -------01表示可偏向，也相当于没被占用...

  
  64位的jvm.png
  

    当一个线程访问同步代码块时，会在MarkWord里存储锁偏向的线程ID，也就是当前线程。在线程再次进入和退出同步代码块的时候，不需要通过CAS操作来加锁和解锁，所以偏向锁只进行了一次CAS操作。

注意

线程不会主动释放偏向锁，偏向锁只有遇到其他线程竞争时才会升级到轻量级锁

4、轻量级锁

  轻量级锁的目的是为了解决在没有多线程竞争的情况下，减少传统重量级锁使用操作系统互斥量带来的开销。

  简明扼要的讲一下轻量级锁的过程：当进入到同步代码块的时候，如果对象没有被锁定（01），使用CAS修改锁状态标记为00，如果成功就继续执行，如果不成功就表示有人在同时间抢这个对象，而且还抢赢了，这时候把锁状态变成10，升级为重量级锁，以后来的线程都阻塞。

  解锁过程也是一样，CAS把线程栈中所记录置换回来，如果成功，就表示执行完成，不成功就说明现在有线程尝试获取过该锁，在释放锁的同时要唤醒它们。
  获取和释放分别进行一次CAS，发生锁竞争还会存在互斥操作的开销。

4、偏向锁

  偏向锁的目的是消除数据在无竞争情况下的同步，是在轻量级锁上的优化，只需要一次CAS。

大多数时候是不存在锁竞争的，常常是一个线程多次获得同一个锁，因此如果每次都要竞争锁会增大很多没有必要付出的代价，为了降低获取锁的代价，才引入的偏向锁

  偏向锁假定将来只有第一个申请锁的线程会使用锁（不会有任何线程再来申请锁），因此，只需要在Mark Word中CAS记录owner，如果记录成功，则偏向锁获取成功，记录锁状态为偏向锁，以后当前线程等于owner就可以零成本的直接获得锁；否则，说明有其他线程竞争，膨胀为轻量级锁。

总结 几个锁的试用场景

• 偏向锁：无实际竞争，且将来只有第一个申请锁的线程会使用锁。
• 轻量级锁：无实际竞争，多个线程交替使用锁；
• 重量级锁：有实际竞争，且锁竞争时间长。
• 自旋锁：有实际竞争，锁占用时间很短

另外，我在网上看到一个很好的锁膨胀过程，可以看看，很直观

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