Monitor实现的锁属于重量级锁，你了解过锁升级吗？
前面我们说了 synchronized 底层由monitor实现的，它那 synchronized 到底锁的是什么呢？随着 JDK 版本的升级，synchronized 又做出了哪些改变呢？“synchronized 性能很差”的谣言真的存在吗？
在介绍以上内容之前，我们要先知道重量级锁概念。
当另外一个线程执行到同步块的时候，由于它没有对应 monitor 的所有权，就会被阻塞，此时控制权只能交给操作系统，也就会从 user mode 切换到 kernel mode, 由操作系统来负责线程间的调度和线程的状态变更, 这就需要频繁的在这两个模式下切换（上下文转换）。有点竞争就找内核的行为很不好，会引起很大的开销，所以大家都叫它重量级锁，自然效率也很低,这也就给很多小伙伴留下了一个印象 —— synchronized 关键字相比于其他同步机制性能不好，但其实不然。
在JVM虚拟机中，对象在内存中存储的布局可分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充。
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我们需要重点分析MarkWord对象头,因为Markword 是保存锁状态的关键，对象锁状态可以从偏向锁升级到轻量级锁，再升级到重量级锁，加上初始的无锁状态，可以理解为有 4 种状态。想在一个对象中表示这么多信息自然就要用位来存储。
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thread：持有偏向锁的线程ID，占23位
我们可以通过lock的标识，来判断是哪一种锁的等级
在很多的情况下，在Java程序运行时，同步块中的代码都是不存在竞争的，不同的线程交替的执行同步块中的代码。这种情况下，用重量级锁是没必要的。因此JVM引入了轻量级锁的概念。
如果 CPU 通过 CAS（后面会细讲，戳链接直达）就能处理好加锁/释放锁，这样就不会有上下文的切换。
但是当竞争很激烈，CAS 尝试再多也是浪费 CPU，权衡一下，不如升级成重量级锁，阻塞线程排队竞争，也就有了轻量级锁升级成重量级锁的过程。
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作为程序员的我们最喜欢用代码说话，贴心的 openjdk 官网提供了可以查看对象内存布局的工具 JOL (java object layout)，我们直接通过 Maven 引入到项目中。
<dependency> <groupId>org.openjdk.jol</groupId> <artifactId>jol-core</artifactId> <version>0.14</version> </dependency>public class SyncSample { private static Object LOCK = new Object(); public static void main(String[] args) { System.out.println("----------未进入同步块，MarkWord 为：----------"); System.out.println(ClassLayout.parseInstance(LOCK).toPrintable()); synchronized (LOCK) { System.out.println("----------进入同步块，MarkWord 为：----------"); System.out.println(ClassLayout.parseInstance(LOCK).toPrintable()); } }}
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1.在线程栈中创建一个Lock Record，将其obj字段指向锁对象。
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2.通过CAS指令将Lock Record的地址存储在对象头的mark word中（数据进行交换），如果对象处于无锁状态则修改成功，代表该线程获得了轻量级锁。
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3.如果是当前线程已经持有该锁了，代表这是一次锁重入。设置Lock Record第一部分为null，起到了一个重入计数器的作用。
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4.如果CAS修改失败，说明发生了竞争，需要膨胀为重量级锁。
1.遍历线程栈,找到所有obj字段等于当前锁对象的Lock Record。
2.如果Lock Record的Mark Word为null，代表这是一次重入，将obj设置为null后continue。
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3.如果Lock Record的 Mark Word不为null，则利用CAS指令将对象头的mark word恢复成为无锁状态。如果失败则膨胀为重量级锁。
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轻量级锁在没有竞争时（就自己这个线程），每次重入仍然需要执行 CAS 操作。Java 6 中引入了偏向锁来做进一步优化：只有第一次使用 CAS 将线程 ID 设置到对象的 Mark Word 头，之后发现这个线程 ID 是自己的就表示没有竞争，不用重新 CAS。以后只要不发生竞争，这个对象就归该线程所有。
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可是多线程环境，也不可能只有同一个线程一直获取这个锁，其他线程也是要干活的，如果出现多个线程竞争的情况，就会有偏向锁升级的过程。
1.在线程栈中创建一个Lock Record，将其obj字段指向锁对象。
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2.通过CAS指令将Lock Record的线程id存储在对象头的mark word中，同时也设置偏向锁的标识为101，如果对象处于无锁状态则修改成功，代表该线程获得了偏向锁。
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3.如果是当前线程已经持有该锁了，代表这是一次锁重入。设置Lock Record第一部分为null，起到了一个重入计数器的作用。与轻量级锁不同的时，这里不会再次进行cas操作，只是判断对象头中的线程id是否是自己，因为缺少了cas操作，性能相对轻量级锁更好一些。
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思考:偏向锁可以绕过轻量级锁，直接升级到重量级锁吗？
面试官:Monitor实现的锁属于重量级锁，你了解过锁升级吗？
Java中的synchronized有无锁(无锁就是没有对资源进行锁定，任何线程都可以尝试去修改它)、偏向锁、轻量级锁、重量级锁四种形式，偏向锁、轻量级锁、重量级锁分别对应了锁只被一个线程持有、不同线程交替持有锁、多线程竞争锁三种情况
锁别 | 描述 |
重量级锁 | 底层使用的Monitor实现，里面涉及到了用户态和内核态的切换、进程的上下文切换，成本较高，性能比较低。 |
轻量级锁 | 线程加锁的时间是错开的（也就是没有竞争），可以使用轻量级锁来优化。轻量级修改了对象头的锁标志，相对重量级锁性能提升很多。每次修改都是CAS操作，保证原子性 |
偏向锁 | 一段很长的时间内都只被一个线程使用锁，可以使用了偏向锁，在第一次获得锁时，会有一个CAS操作，之后该线程再获取锁，只需要判断mark word中是否是自己的线程id即可，而不是开销相对较大的CAS命令 |
本文链接：http://www.28at.com/showinfo-26-77523-0.htmlJava中的锁升级机制：偏向锁、轻量级锁和重量级锁
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