1.鎖優化

• 掛起線程和恢復線程的開銷較大，對於鎖定狀態時間較短的情況下，掛起線程並不值得。

1. 自旋鎖與它的自適應自旋
   • 遇到鎖不會掛起，而是忙循環（自旋）一會兒，避免了一次線程切換的開銷，但是仍在占用CPU時間。
   • 1.6默認開啟，默認自旋10次。
   • 1.6還引入了自適應自旋鎖，他可以根據上一次在同一個鎖上的自旋時間調整自旋次數。
   • 自旋失敗則進入正常的掛起線程。
2. 鎖消除
   • JIT即時編譯器在運行時如果發現某塊代碼上有同步，但是檢測到該共享區域不可能存在競爭，就會進行鎖消除。
   • 如對某個局部變量操作時加了鎖，但是局部變量不可能逃逸出方法，所以2個線程不可能對同一個局部變量存在競爭。此時就會消除鎖。
   • JIT編譯說明這段代碼是熱點代碼，消除鎖之後對性能提高有所幫助。
3. 鎖粗化
   • 對一個對象反復的加鎖解鎖。如StringBuff的append()方法，編譯器會優化到最外面一個鎖。
4. 輕量級鎖
   • jvm實現無競爭情況下使用CAS操作消除同步使用的互斥量。
   • 輕量級鎖為什麽可以提高性能就是因為 “絕大多數部分的鎖在整個同步周期內都是不存在競爭的”，這是一個經驗數據，如果不存在競爭使用CAS操作就可以避免使用同步互斥量的開銷。
5. 偏向鎖
   • 輕量級鎖是無競爭情況下使用CAS操作取消使用同步互斥量，而偏向鎖是無競爭情況下取消整個同步，連CAS都不用做。
   • 偏向鎖會偏向第一個獲得他的線程，如果該鎖沒有被其他線程獲取，那麽持有偏向鎖的線程就不會進行同步。

2.對象頭

• 我們所說的某個對象的鎖其實就是該對象的對象頭中的幾個標誌位，該標誌位改變為某個值說明該對象的鎖被線程拿走了，釋放鎖後標誌位恢復。

• 對象頭分為2部分，第一部分存儲對象自身運行時數據，第二部分存儲類型指針。

1. 自身運行時數據（Mark Word）：如哈希碼、GC分代年齡、鎖轉態標誌、線程持有的鎖，偏向線程ID、偏向時間戳。Mark Word是非固定的數據結構，以便存儲更多信息，根據對象狀態不同各個信息所占位數會變化，但總體肯定是8字節倍數。32位機下Mark Word占32bit，64位機下占64bit。
2. 類型指針：指向元數據(Class類數據)的指針
3. 如果對象是數組那麽對象頭還有一塊用於記錄數組長度的區域，因為普通Java對象通過元數據可以確定大小，而數組的元數據無法確定數組大小。

2.1 Mark Word 的不同狀態下存儲不同內容。

2.2 不同狀態下不同信息所占的位數和位置

3.輕量級鎖的實現和加鎖過程。

• 程序並不是一遇到同步代碼塊立刻就拿到對象的重量級鎖。

1. 加鎖

   1. 代碼進入同步塊時如果鎖對象的標誌位時01那麽虛擬機會在當前線程的棧幀中建立一個 鎖記錄 空間 Lock Record，用來存儲鎖對象目前的Mark Word 的拷貝。
   2. 然後執行CAS 操作 ，它會比較鎖對象的Mark Word 與拷貝是否相等。如果相等執行3，如果不等執行5
   3. 如果相等將鎖對象的Mark Word 中的存儲內容替換為 指向棧幀中拷貝的指針，此時這個線程就獲得了該對象的鎖，並且對象的鎖標誌位改為00。
   4. 此時棧幀中的Mark Word 存儲的內容是（對象的hashCode，分代年齡，偏向鎖位）而鎖對象Mark Word 存儲的內容是（指向棧中鎖記錄的指針），而且前者鎖標誌位01，後者鎖標誌位00.
   5. 如果不相等首先檢查鎖對象Mark Word內容是否指向當前線程，如果指向執行6，如果沒有指向執行7
   6. 如果指向說明當前線程已經拿到了鎖，則可以進入同步代碼塊執行，比如同步方法中調用同步方法，並且使用的同一個鎖對象。
   7. 如果沒有指向當前線程說明鎖已經被別的線程拿到了，此時鎖標誌位改為10，鎖對象Mark Word內容換為指向互斥量（重量級鎖synchronized）的指針，然後執行8
   8. 註意此時線程發現拿不到鎖也不會立刻被掛起，它會加入自旋，如果自旋一定次數失敗就會進入阻塞狀態。

2. 解鎖

1. 首先查看鎖對象的Mark Word內容是否指向棧，如果是那麽就交換兩者，同步代碼執行完成。
2. 如果沒有，說明有別的線程來拿過鎖，所以要解除互斥量同時喚醒被掛起的線程。
3. synchronized是不公平的不會按先後掛起順序喚醒。

4.偏向鎖

1. -XX:+UseBiasedLocking 啟用偏向鎖，1.6默認
2. 鎖對象第一次被線程獲得，會把標誌位設為01，此時線程ID還是空，對象還未鎖定
3. 通過一次CAS操作會把獲取到這個鎖對象的線程ID存入鎖對象的Mark Word。此時對象已被鎖定。
4. 之後持有偏向鎖的線程進入同步代碼就不需要任何同步操作了。
5. 如果另一個線程來獲取鎖，那麽偏向模式就結束，分別如圖按2種不同情況作出不同反應。

JVM鎖優化