简介
锁和同步是java多线程编程中十分常见的应用场景。为了锁定多线程共享的对象，Java须要提供肯定的机制来实现共享对象的锁定，从而保障一次只有一个线程可能作用于共享对象。当第二个线程进入同一个区域的时候，必须期待第一个线程解锁该对象。
JVM是怎么做到的呢？为了实现这个性能，java对象又须要具备什么样的构造呢？快来一起看看吧。
java对象头
Java的锁状态其实能够分为三种，别离是偏差锁，轻量级锁和重量级锁。
在Java HotSpot VM中，每个对象后面都有一个class指针和一个Mark Word。 Mark Word存储了哈希值以及分代年龄和标记位等，通过这些值的变动，JVM能够实现对java对象的不同水平的锁定。
还记得咱们之前分享java对象的那张图吗？
javaObject对象的对象头大小依据你应用的是32位还是64位的虚拟机的不同，稍有变动。这里咱们应用的是64位的虚拟机为例。
Object的对象头，分为两局部，第一局部是Mark Word，用来存储对象的运行时数据比方：hashcode，GC分代年龄，锁状态，持有锁信息，偏差锁的thread ID等等。
在64位的虚拟机中，Mark Word是64bits，如果是在32位的虚拟机中Mark Word是32bits。
第二局部就是Klass Word，Klass Word是一个类型指针，指向class的元数据，JVM通过Klass Word来判断该对象是哪个class的实例。
咱们能够看到对象头中的Mark Word依据状态的不同，存储的是不同的内容。
其中锁标记的值别离是：无锁=001，偏差锁=101，轻量级锁=000，重量级锁=010。
java中锁状态的变动
为什么java中的锁有三种状态呢？其本质起因是为了晋升锁的效率，因为不同状况下，锁的力度是不一样的。
通过设置不同的锁的状态，从而能够不同的状况用不同的解决形式。
下图是java中的锁状态的变动图：
下面的图基本上列出了java中锁状态的整个生命周期。接下来咱们一个一个的解说。
偏差锁biased locking
一般来说，一个对象被一个线程取得锁之后，很少产生线程切换的状况。也就是说大部分状况下，一个对象只是被一个对象锁定的。
那么这个时候咱们能够通过设置Mark word的肯定构造，缩小应用CAS来更新对象头的频率。
为了实现这样的指标，咱们看下偏差锁的Mark word的构造：
当偏差线程第一次进入同步块的时候，会去判断偏差锁的状态和thread ID，如果偏差锁状态是1，并且thread ID是空的话，将会应用CAS命令来更新对象的Mark word。
设置是否偏差锁=1，锁标记=01,线程ID设置为以后锁定该对象的线程。
下一次该对象进入同步块的时候，会先去判断锁定的线程ID和以后线程ID是否相等，如果相等的话则不须要执行CAS命令，间接进入同步块。
如果这个时候有第二个线程想拜访该对象的同步块，因为以后对象头的thread ID是第一个线程的ID，跟第二个线程的ID不同。
如果这个时候线程1的同步块曾经执行结束，那么须要解除偏差锁的锁定。
解除锁定很简略，就是将线程ID设置为空，并且将偏差锁的标记位设为0，
如果这个时候线程1的同步块还在执行，那么须要将偏差锁降级为轻量级锁。
轻量级锁thin lock
先看下轻量级锁的构造：
能够看到Mark word中寄存的是栈中锁记录的指针和锁的标记=00。
如果对象当初处于未加锁状态，当一个线程尝试进入同步块的时候，会将把对象头和以后对象的指针拷贝一份，放在线程的栈中一个叫做lock record的中央。
而后JVM通过CAS操作，将对象头中的指针指向刚刚拷贝的lock record。如果胜利，则该线程领有该对象的锁。
实际上Lock Record和Mark word造成了一个相互指向对方的状况。
下次这个线程再次进入同步块的时候，同样执行CAS，比拟Mark word中的指针是否和以后thread的lock record地址统一，如果统一表明是同一个线程，能够持续持有该锁。
如果这个时候有第二个线程，也想进入该对象的同步块，也会执行CAS操作，很显著会失败，因为对象头中的指针和lock record的地址不一样。
这个时候第二个线程就会自旋期待。
那么第一个线程什么时候会开释锁呢？
轻量级锁在线程退出同步块的时候，同样须要执行CAS命令，将锁标记从00替换成01，也就是无锁状态。
重量级锁
如果第二个线程自旋工夫太久，就会将锁标记替换成10（重量级锁），并且设置重量级锁的指针，指向第二个线程，而后进入阻塞状态。
当第一个线程退出同步块的时候，执行CAS命令就会出错，这时候第一个线程就晓得锁曾经收缩成为重量级锁了。
第一个线程就会开释锁，并且唤醒期待的第二个线程。
第二个线程被唤醒之后，从新抢夺锁。
咱们看下重量级锁的构造：
三种锁状态的不同
偏差锁，轻量级锁和重量级锁到底有什么不同了？
这里总结一下，偏差锁下次进入的时候不须要执行CAS命令，只做线程ID的比拟即可。
轻量级锁进入和退出同步块都须要执行CAS命令，然而轻量级锁不会阻塞，它应用的是自旋命令来获取锁。
重量级锁不应用自旋，然而会阻塞线程。
好了，小伙伴们对于锁的状态变动有什么疑难吗？欢送留言。
本文作者：flydean程序那些事本文链接：http://www.flydean.com/jvm-object-lock-synchronization/
本文起源：flydean的博客
欢送关注我的公众号:程序那些事，更多精彩等着您！