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前言
以前咱们在温习 synchronized 的时候，和 lock 一比照，总说它是一个重量级锁，性能很差，不如 lock 来的不便，但其实 synchronized 作为 Java 中元老级的关键字，很多 jdk 原始代码都有用到它，因而 Java 开发团队还是十分中意这个“私生子”的，所以为了给它减重，开发者也早在 Java6 就为 synchronized 专门设计了一套优化处理过程。
一、synchronized 应用
- 加到办法上，锁就是这个对象，避免多个线程同时拜访这个对象的 synchronized 办法；
- 加到静态方法，锁就是这个类的 class 对象，避免多个线程同时拜访这个类的 synchronized 办法，对该类所有对象实用；
- 加到代码块，锁就是该代码块所在的对象，避免多个线程同时拜访该代码块；
二、JVM 对 synchronized 的实现形式
- 代码块同步：通过应用 monitorenter 和 monitorexit 指令实现的
- 同步办法：ACC_SYNCHRONIZED 润饰
三、Java 对象头（存储锁类型）
理解锁降级之前，必须先晓得 Java 对象头，正式对象头记录的信息才实现了锁降级过程中的线程判断。
Java 对象：
Java 对象头：蕴含两局部：MarkWord 和 类型指针
MarkWord：Mark Word 用于存储对象本身的运行时数据，如 HashCode、GC 分代年龄、锁状态标记、线程持有的锁、偏差线程 ID 等等。
占用内存大小与虚拟机位长统一（32 位 JVM -> MarkWord 是 32 位，64 位 JVM -> MarkWord 是 64 位）
四、锁降级过程
无锁状态 -> 偏差锁 -> 轻量级锁（自旋锁，自适应自旋）-> 重量级锁
各种锁状态下 mark word 的内容：
| 状态 | 偏差锁位 | 标记位 | 存储内容 |
|---|---|---|---|
| 未锁定 | 0 | 01 | 对象哈希码、对象分代年龄 |
| 偏差锁 | 1 | 01 | 偏差线程 ID、偏差工夫戳、对象分代年龄 |
| 轻量级锁定 | 0 | 00 | 指向锁记录的指针 |
| 收缩(重量级锁定) | 0 | 10 | 执行重量级锁定的指针 |
| GC 标记 | 0 | 11 | 空(不须要记录信息) |
无锁状态 -> 偏差锁
首先当处于无锁状态时，MarkWord 中存储的是对象的 hash code 等信息，偏差锁为 0，此时线程 1 进入，发现没有记录线程 ID 信息，则间接 CAS 操作将本人的线程 ID 设置进去，设置胜利则获取到偏差锁，偏差锁标记为改为 1；失败则要降级为轻量级锁；
线程 1 执行完后，将 markWord 中的线程 ID 设置为空，即开释偏差锁；
如果在线程 1 开释之前，此时线程 2 进入，先查 markWord 中记录的线程 ID 是否是本人的（这也是偏差锁实用的场景：教训表明，大多数状况下，都是同一个线程进入同一个同步代码块），若是，则获取锁胜利；
不是，则阐明曾经偏差给了其余线程，即呈现了线程竞争的状况，此时个别状况下，偏差锁是 不能够重偏差 的，所以须要降级，如果是能够重偏差的，则会尝试 CAS 操作替换 markWord 中的线程 id，胜利则偏差给线程 2，失败则进行锁降级；
偏差锁在降级前，须要先将偏差锁撤销。
如果此时曾经偏差给了某个线程，则须要依据 markWord 中记录的线程 id 查问该线程是否存活，不存活，则进入无锁状态，或者可重偏差状态，存活则撤销偏差锁，将锁对象的 markWord 复制到线程栈中，开始降级
偏差锁 -> 轻量级锁
呈现两个及以上线程竞争时（曾经偏差给了一个线程，此时又呈现了另外一个线程竞争，即降级），开始降级为轻量级锁。
加锁时，线程会在本人的栈帧中创立一个 Lock Record锁记录（会将对象原来的 markWord 内容复制过去，作为一个 lockRecord，蕴含对象分代年龄等信息，而原来的 markWord 只会有一个指针），同时CAS 将锁对象的 markWord 中替换为指向该 lockRrecord 的指针，操作胜利则获取到轻量级锁；
线程执行完，解锁时，只须要移除栈帧中的 lockRecord 即可，而不必批改 markWord 中的内容。
轻量级锁 -> 重量级锁
设置失败，则证实有竞争，此时会进入 自旋 状态。
线程超过 10 次自旋，或者自旋线程数超过 CPU 核数的一半，（JDK1.6 之后，退出自适应自旋 Adapative Self Spinning，JVM 本人管制）。就会降级为重量级锁。
降级重量级锁：
向操作系统申请资源，CPU 从 3 级 - 0 级零碎调用，线程挂起，进入期待队列，期待操作系统的调度，而后再映射回用户空间
所以降级为重量级锁后，用户线程被零碎线程挂起，须要从 用户态 到内核态 的转换。这也是最开始说 synchronized 重，性能差的起因！
总结：
- synchronized锁降级过程是单向的，不可逆；
- 降级过程围绕锁对象中 markWord 的内容变动；
- 每种锁都适应不同的场景，比方偏差锁实用于同一个线程屡次进入同步代码的状况，轻量级锁实用竞争小，且同步执行工夫短（自旋一会儿就能获取到锁）的状况
- 对了，synchronized 是可重入的，这点不光能够从偏差锁看进去，即便降级到重量级锁，也是反对的