乐观锁和悲观锁
对于同一个数据的并发操作，悲观锁认为在使用数据的时候一定会有别的线程来修改数据，因此在获取数据的时候会先加锁，确保数据不会被别的线程修改。synchronized关键字和Lock的实现类就是悲观锁；乐观锁认为在使用数据时不会有别的线程修改数据，所有不会添加锁，只是在更新数据的时候去判断之前有没有别的线程更新了这个数据。如果这个数据没有被更新，当前线程将自己修改的数据成功写入；如果数据已经被其他线程更新，则根据不同的实现方式执行不同的操作（报错或者自动重试）。
悲观锁适合写操作多的场景，先加锁可以保证写操作时数据正确；乐观锁适合读操作多的场景，不加锁的特点能够使其读操作的性能大幅提升。
悲观锁都是在锁定之后再操作同步资源；乐观锁是直接去操作同步资源，乐观锁采用的是CAS来实现在不锁定同步资源的情况下实现线程同步。CAS：参考：Java并发那些事儿-CAS - 简书
无锁
无锁没有对资源进行锁定，所有的线程都能访问并修改同一个资源，但同时只有一个线程能修改成功。
无锁的特点就是修改操作在循环内进行，线程会不断的尝试修改共享资源。如果没有冲突就修改成功并退出，否则就会继续循环尝试。如果有多个线程修改同一个值，必定会有一个线程能修改成功，而其他修改失败的线程会不断重试直到修改成功（CAS原理及应用即是无锁的实现）。无锁无法全面代替有锁，但无锁在某些场合下的性能是非常高的。
偏向锁
偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁，降低获取锁的代价。在大多数情况下，锁总是由同一线程多次获得，不存在多线程竞争，所以出现了偏向锁。其目标就是在只有一个线程执行同步代码块时能够提高性能。
原理：当一个线程访问同步代码块并获取锁时，会在Mark Word里存储锁偏向的线程ID。在线程进入和退出同步块时不再通过CAS操作来加锁和解锁，而是检测Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。引入偏向锁是为了在无多线程竞争的情况下尽量减少不必要的轻量级锁执行路径，因为轻量级锁的获取及释放依赖多次CAS原子指令，而偏向锁只需要在置换ThreadID的时候依赖一次CAS原子指令即可。
偏向锁只有遇到其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁，线程不会主动释放偏向锁。偏向锁的撤销，需要等待全局安全点（在这个时间点上没有字节码正在执行），它会首先暂停拥有偏向锁的线程，判断锁对象是否处于被锁定状态。撤销偏向锁后恢复到无锁（标志位为“01”）或轻量级锁（标志位为“00”）的状态。
轻量级锁
当锁是偏向锁的时候，被另外的线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，从而提高性能。
轻量级锁不是用来代替重量级锁的，它的作用是在没有多线程竞争的前提下，减少重量级锁使用产生的性能消耗。轻量级锁所适应的场景是线程交替执行同步块的情况，如果同一个线程访问同一个锁的情况，这个时候会膨胀成重量级锁（这种情况下JIT会使用锁消除加以优化）。
加锁过程
1，在代码进入同步块的时候，如果同步对象锁状态为无锁状态（没有被任何线程锁定。锁标志位为“01”状态，是否为偏向锁为“0”），虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名为锁记录（Lock Record）的空间（同步块是一个方法或者方法中的代码块。线程在执行方法的时候，会在虚拟机栈中创建一个该方法的栈帧），用于存储锁对象目前的Mark Word（保存的锁信息）的拷贝。
2，拷贝锁对象的对象头中的Mark Word复制到栈帧的锁记录中。
3，拷贝成功后，虚拟机将使用CAS操作尝试将锁对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针，并将Lock record里的owner指针指向锁对象的Mark word。
4，如果步骤三成功：那么当前线程就拥有了该对象的锁，并且锁对象Mark Word的锁标志位设置为“00”，即表示此锁对象处于轻量级锁定状态。
5，如果更新操作失败了，虚拟机首先会检查锁对象的Mark word是否指向当前线程的栈帧，如果是，就说明当前线程已经拥有了锁对象的锁，那就直接进入同步块进行执行。否则说明多个线程竞争锁。
若当前只有一个等待线程，则该线程通过自旋进行等待。但是当自旋超过一定的次数，或者一个线程在持有锁，一个在自旋，又有第三个来访时， 轻量级锁升级为重量级锁。
释放锁
1，通过CAS操作尝试把线程中复制的锁对象的对象头的Mark Word替换锁对象的Mark Word信息（就是把加锁的时候复制的锁对象的对象头的Mark Word再重新还给锁对象）。
2，如果替换成功，整个同步过程就完成了。
3，如果替换失败，说明有其他线程尝试过获取该锁（此时锁已经膨胀），那就在释放锁的同时，唤醒被挂起的线程。
重量级锁
轻量级锁升级为重量级锁。锁标志变为“10”。锁对象的Mark Word中存储的就是指向重量级锁的指针，后面等待锁的线程也要进入阻塞状态。
自旋锁
在Java程序中，其实共享数据的锁定状态一般持续时间很短，如果在这段时间让线程阻塞或挂起（线程状态的转换）再恢复线程，这样做很浪费时间。
现在的物理机上都会有多个处理器，可以让多个线程同时执行，这时就可以让后来的线程“等一下”，但是并不是放弃CPU的执行时间，看看持有锁的线程会不会很快的释放锁。这个“等一下”的过程就是自旋。
自旋锁和阻塞锁最大的区别就是，到底要不要放弃处理器的执行时间。对于阻塞锁和自旋锁来说，都是要等待获得共享资源。但是阻塞锁是放弃了CPU时间，进入了等待区，等待被唤醒。而自旋锁是一直“自旋”在那里，时刻的检查共享资源是否可以被访问。
由于自旋锁只是将当前线程不停地执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应速度更快。但当线程数不停增加时，性能下降明显，因为每个线程都需要执行，占用CPU时间。如果线程竞争不激烈，并且保持锁的时间短。适合使用自旋锁。
在AtomicInteger的CAS算法中，就采用了自旋来等待锁的释放。
do-while循环就是一个自旋操作，如果修改数值失败则通过循环来执行自旋，直至修改成功。
自适应自旋锁
自适应意味着自旋的时间不再固定，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功获得过锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为这次自旋也是很有可能再次成功，进而它将允许自旋等待持续相对更长的时间。如果对于某个锁，自旋很少成功获得过，那在以后尝试获取这个锁时将可能省略掉自旋过程，直接阻塞线程，避免浪费处理器资源。
锁消除
“锁消除”，是JIT编译器对内部锁的具体实现所做的一种优化。
在动态编译同步块的时候，JIT编译器借助逃逸分析（Escape Analysis）的技术来判断同步块所使用的锁对象是否只能够被一个线程访问。
如果同步块所使用的锁对象通过这种分析被证实只能够被一个线程访问，那么JIT编译器在编译这个同步块的时候就会取消对这部分代码的同步。
锁粗化
在代码中，需要加锁的时候，提倡尽量减小锁的粒度，这样可以避免不必要的阻塞。加锁的时候，把无关的准备工作放到锁外面，锁内部只处理和并发相关的内容。这样有助于提高效率。
如果在一段代码中连续的对同一个对象反复加锁解锁，其实是相对耗费资源的，这种情况可以适当放宽加锁的范围，减少性能消耗。当JIT发现一系列连续的操作都对同一个对象反复加锁和解锁，甚至加锁操作出现在循环体中的时候，会将加锁同步的范围扩散（粗化）到整个操作序列的外部。
减小锁粒度强调的是不要在锁内部处理和锁无关的事情；锁粗化建议的是一个功能，要处理多个业务的时候，在一个线程里面执行而不是分为多个线程执行，减少线程之间切换和锁等待时间。
偏向锁通过对比Mark Word解决加锁问题，避免执行CAS操作。而轻量级锁是通过用CAS操作和自旋来解决加锁问题，避免线程阻塞和唤醒而影响性能。重量级锁是将除了拥有锁的线程以外的线程都阻塞。
参考：
