偏向鎖#

偏向第一個拿到鎖的執行緒。

即第一個拿到鎖的執行緒，鎖會在物件頭 Mark Word 中通過 CAS 記錄該執行緒 ID，該執行緒以後每次拿鎖時都不需要進行 CAS（指輕量級鎖）。

如果該執行緒正在執行同步程式碼塊時有其他執行緒在競爭（指其他執行緒嘗試 CAS 讓 Mark Word 設定自己的執行緒 ID），會被升級為輕量級鎖。

如果其他執行緒發現 Mark Word 裡記的不是自己，且發現原持有偏向鎖的執行緒已經執行完同步程式碼塊，會嘗試 CAS 把 Mark Word 中的改為自己的執行緒 ID。

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輕量級鎖#

輕量級鎖就是通過 CAS 進行加鎖的。

JVM 會給執行緒的棧幀

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自旋鎖#

輕量級鎖膨脹為重量級鎖前，執行緒在執行 monitorenter 指令進入等待佇列時，會通過自旋去嘗試獲得鎖。

如果自旋超過一定次數時還未拿到鎖，就會進入阻塞狀態，等待核心來排程。此時會發生核心態與使用者態之間的上下文切換，所以會影響效能（引入自旋鎖就是為了減少這個開銷）。

因為後面的執行緒也先進行自旋嘗試獲取鎖，所以這對於已被阻塞的那些執行緒來說，會不公平。

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重量級鎖#

重量級鎖就是通過核心來操作執行緒。因為頻繁出現核心態與使用者態的切換，會嚴重影響效能。

升級為重量級鎖時會在堆中建立 monitor 物件，並將 Mark Word 指向該 monitor 物件。monitor 中有 cxq（ContentionList），EntryList ，WaitSet，owner：

圖片來自：死磕Synchronized底層實現--重量級鎖

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鎖升級的流程圖#

圖片來自：Java Synchronised機制

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鎖降級#

Hotspot 在 1.8 開始有了鎖降級。在 STW 期間 JVM 進入安全點時如果發現有閒置的 monitor（重量級鎖物件），會進行鎖降級。

Java鎖優化--JVM鎖降級

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為什麼鎖資訊存放在物件頭裡？#

死磕Synchronized底層實現--概論 中：

因為在Java中任意物件都可以用作鎖，因此必定要有一個對映關係，儲存該物件以及其對應的鎖資訊（比如當前哪個執行緒持有鎖，哪些執行緒在等待）。一種很直觀的方法是，用一個全域性map，來儲存這個對映關係，但這樣會有一些問題：需要對map做執行緒安全保障，不同的synchronized之間會相互影響，效能差；另外當同步物件較多時，該map可能會佔用比較多的記憶體。

所以最好的辦法是將這個對映關係儲存在物件頭中，因為物件頭本身也有一些hashcode、GC相關的資料，所以如果能將鎖資訊與這些資訊共存在物件頭中就好了。

也就是說，如果用一個全域性 map 來存物件的鎖資訊，還需要對該 map 做執行緒安全處理，不同的鎖之間會有影響。所以直接存到物件頭。

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其他文章#

【死磕Java併發】—–深入分析synchronized的實現原理

【死磕 Java 併發】—– synchronized 的鎖膨脹過程

【轉載】Java中的鎖機制 synchronized & 偏向鎖 & 輕量級鎖 & 重量級鎖 & 各自優缺點及場景 & AtomicReference

死磕Synchronized底層實現--概論