轻量级锁加解锁过程详解

从Java SE 1.6开始，为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗，就引入了轻量级锁。轻量级锁在对象内存布局中 MarkWord 锁标志位为 00，它可以由偏向锁对象因存在多个线程访问而升级成轻量级锁，当然，轻量级锁也可能因多个线程同时访问同步代码块升级成重量级锁。

一、加锁过程

加锁过程主要分为3步：

1、在线程执行同步代码块之前，JVM会现在当前线程的栈桢中创建用于存储锁记录的空间，并将锁对象头中的 markWord 信息复制到锁记录中，这个官方称为 Displaced Mard Word。然后线程尝试使用 CAS 将对象头中的 MarkWord 替换为指向锁记录的指针。

图一

2、将锁对象头中的 markWord 信息复制到锁记录中，这个官方称为 Displaced Mard Word。然后线程尝试使用 CAS 将对象头中的 MarkWord 替换为指向锁记录的指针。如果替换成功，则进入步骤3，失败则进入步骤4。

3、CAS 替换成功说明当前线程已获得该锁，此时在栈桢中锁标志位信息也更新为轻量级锁状态：00。此时的栈桢与锁对象头的状态如图二所示。

图二

4、如果CAS 替换失败则说明当前时间锁对象已被某个线程占有，那么此时当前线程只有通过自旋的方式去获取锁。如果在自旋一定次数后仍为获得锁，那么轻量级锁将会升级成重量级锁。

升级成重量级锁带来的变化就是对象头中锁标志位将变为 10（重量级锁），MarkWord 中存储的也就是指向互斥量（重量级锁）的指针。（注意！！！此时，锁对象头的 MarkWord 已经发生了改变）。

轻量级锁升级过程大概流程图如下：

图三

轻量级锁解锁时，会使用CAS将之前复制在栈桢中的 Displaced Mard Word 替换回 Mark Word 中。如果替换成功，则说明整个过程都成功执行，期间没有其他线程访问同步代码块。

但如果替换失败了，表示当前线程在执行同步代码块期间，有其他线程也在访问，当前锁资源是存在竞争的，那么锁将会膨胀成重量级锁。图三中重量级锁部分也就眼神了锁膨胀的过程。

轻量级锁涉及到一个自旋的问题，而自旋操作是会消耗CPU资源的。为了避免无用的自旋，当锁资源存在线程竞争时，偏向锁就会升级为重量级锁来避免其他线程无用的自旋操作。所以这就引出了偏向锁的一个缺点：如果始终无法获得锁资源，线程就会自旋消耗CPU资源。

但是偏向锁相对于重量级锁的一个有点就是：因为线程在竞争资源时采用的是自旋，而不是阻塞，也就避免了线程的切换带来的时间消耗，提高了程序的响应速度。