并發(fā)環(huán)境下，多個(gè)線程會(huì)對同一個(gè)資源進(jìn)行爭搶，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的問題

編程語言引入鎖機(jī)制，對資源進(jìn)行鎖定

“鎖”是一個(gè)抽象概念

鎖放在對象頭中。

鎖中記錄了當(dāng)前對象被哪個(gè)線程所占用

Java對象：

對象頭、實(shí)例數(shù)據(jù)、對齊填充字節(jié)

對象頭存放對象的運(yùn)行時(shí)信息

對象頭包含

1. MarkWork
2. 存儲(chǔ)和當(dāng)前對象運(yùn)行時(shí)狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)
3. hashcode
4. 鎖狀態(tài)標(biāo)志
5. 指向鎖記錄的指針
6. 偏向鎖id
7. 鎖標(biāo)志位
8. ClassPoint
9. 指針
10. 指向當(dāng)前對象類型所在方法去中斷類型數(shù)據(jù)

32bit

無鎖、偏向鎖、輕量級(jí)鎖、重量級(jí)鎖

synchronized 編譯后生成兩個(gè)字節(jié)碼指令

• monitorenter
• monitorexit

依賴此二指令實(shí)現(xiàn)線程同步

javac 編譯 javac *.java

javap 反編譯 javap -c *.class

得到可讀性較高的字節(jié)碼

synchronized同步機(jī)制圍繞Monitor展開

monitor是依賴操作系統(tǒng)的mutex lock來實(shí)現(xiàn)的

Java系統(tǒng)是對操作系統(tǒng)線程的映射

每當(dāng)掛起或者喚醒，都需要切換操作系統(tǒng)的內(nèi)核態(tài)——這是“重量級(jí)的操作”，對程序性能有嚴(yán)重影響。

synchronized是如何優(yōu)化的

（鎖）四種狀態(tài)是如何變化的？

“偏向”：monitor偏向于對指定的線程交出鎖

MarkWord中，當(dāng)鎖標(biāo)志位是01時(shí)，判斷倒數(shù)第3個(gè)bit是否為1，

• 若為0，則非偏向鎖。
• 若為1，則當(dāng)前對象的鎖狀態(tài)為偏向鎖
• 若為偏向鎖，再讀取MarkWord前23bit，即對象的線程ID，根據(jù)線程ID，判斷是不是“老顧客”
• 若是： 則直接調(diào)用對象
• 若否：即多個(gè)對象同時(shí)競爭，則偏向鎖將升級(jí)為輕量鎖。

當(dāng)鎖狀態(tài)為“偏向鎖”時(shí)，通過MarkWord的線程ID來找到占有該鎖的線程。

當(dāng)鎖狀態(tài)升級(jí)為輕量級(jí)鎖時(shí)，如何判斷你線程與鎖的綁定關(guān)系

MarkWord前30bit改為指向棧中鎖記錄的指針

線程判別所標(biāo)志位是否為00輕量級(jí)鎖

若是，線程在自己的虛擬機(jī)棧中開辟Lock Record的空間

（Lock Record 是線程私有的）

Lock Record 存放對象的

• MarkWord副本
• owner指針

“線程通過CAS嘗試獲取鎖，一旦獲得將復(fù)制對象頭中的MarkWord道Lock Record中，并將LockRecord的owner指針指向該對象”

另一方面

對象的前30bit，生成一個(gè)指針，指向虛擬機(jī)棧中的Lock Record

如此邊雙向關(guān)聯(lián)了 markwork <-> 線程虛擬機(jī)棧

“實(shí)現(xiàn)了線程和對象鎖的綁定（他們互相知道了對方的存在）”

此時(shí)該對象已被鎖定，獲取道對象的線程就可以去執(zhí)行一些任務(wù)

此時(shí)如果有其他線程也想獲取這個(gè)對象

其他的線程將會(huì)“自旋”等待

“自旋”：一種輪詢，線程不斷地自我循環(huán)，檢查目標(biāo)對象的鎖有沒有被釋放

• 若釋放，獲取之
• 若未釋放，則進(jìn)行下一輪循環(huán)

若對象鎖很快被釋放，相比OS掛起，自旋不需要進(jìn)行系統(tǒng)中斷和現(xiàn)場恢復(fù)，效率更高。

自旋：相當(dāng)于CPU在空轉(zhuǎn)。長時(shí)間自旋，會(huì)浪費(fèi)CPU資源。

自適應(yīng)自旋：自旋的實(shí)踐不固定，

由兩個(gè)條件決定：

1. 上一次在同一個(gè)鎖上的自旋時(shí)間
2. 鎖狀態(tài)

“在同一個(gè)鎖上，當(dāng)前正在自選等待的線程，剛剛已經(jīng)成功獲得過鎖，但是鎖目前被其他線程占用著，那么虛擬機(jī)就會(huì)認(rèn)為這次自旋也很有可能會(huì)再次成功，進(jìn)而它將允許更長的自選時(shí)間”

一旦自旋等待的線程數(shù)量超過1個(gè)，那么輕量級(jí)鎖將會(huì)升級(jí)為重量級(jí)鎖

若對象鎖狀態(tài)被標(biāo)記為重量級(jí)鎖，則需要通過Monitor來對線程進(jìn)行控制，此時(shí)將會(huì)完全鎖定資源，對線程的管控最為嚴(yán)格

（升級(jí)道重量鎖，等于變回了OS Mutex）

鎖、Java鎖、對象頭、MarkWord

synchronized -> monitor -> mutex lock

無鎖->偏向->輕量->重量