浅谈java中的锁级别

本人第一篇博客，和大家分享一点关于java中的锁级别的问题，（PS：博主原先的名字千林被占用了，所以暂用DeBug），由于本人知识，能力有限，如果表述中出现错误以及其他问题，请各位看官多多指教。闲话少说，开始正题。

个人认为在JAVA开发中，锁是一个避不开的问题，小到练习性代码，大到企业级开发的，并发编程是程序猿必须走的一步，而在进行并发编程时，如何进行线程间的同步，则一直是各种大牛，菜鸟们想法设法解决的问题，而为了保证线程间的数据同步以及数据可见性，常用的解决方式，便是加锁。

其实在JAVA中，每个对象都可以当成锁来使用，这要从JAVA对象来谈起。首先JAVA对象中有一个叫做‘对象头’的部分，JAVA对象头由Mark Word,Class matedata Address以及Array length三部分组成，而对象头中的Mark Word 则主要负责存储锁信息，当然，Mark Word不仅仅存储锁信息，其中还包括了对象分代信息，对象HashCode等。在存储的锁信息中，主要有三个部分，分别是锁状态，是否是偏向锁（之后会谈到偏向锁），以及锁的标记位。下面和大家分享一下这三个部分的作用。

在JAVA中，锁是有分级的，资源消耗从低到高分别为偏向锁，轻量级锁以及重量级锁。HotSpot的开发者在研究中发现一个很因吹斯汀的现象，就是在大多数情况下，锁的使用并不存在竞争（博主到现在也没明白怎么回事），反而经常被同一个线程得到或者占用，所以为了减少锁释放以及获取的资源消耗，便有了偏向锁。我们刚才讲到在对象头中存储了是否是偏向锁的标记以及锁状态，在偏向锁的使用中，就会用到。首先当某个线程获取到偏向锁后，锁（其实就是对象）就会在对象头中存储获取到自己的线程的线程ID，标识，自己已经被该线程获取到了（大家可以这样理解，你娶了你貌美如花，沉鱼落雁的妻子，然后你妻子就存储了你的标记，是什么呢，就是戒指啊，然后由于你妻子太美了，其他帅哥就会过来勾搭你妻子啊，然后这个标记就起作用了，帅哥们看到你妻子的戒指以后就会知道，她是有老公的人了，当然，这个比喻并不恰当）。之后每次线程来获取锁的时候，就是进行检查，当获取到该锁的线程来重新获取锁的时候，因为锁里面本来就存储了这个线程的ID，所以就会允许使用，但是如果线程B也来获取锁（看吧，老婆太漂亮，有人来竞争了吧），首先竞争肯定是不成功的，但是线程B这哥们太强势，强制性的要求线程A释放锁，那么线程A在执行完同步体之后，就会释放偏向锁。但是偏向锁的释放需要等待全局安全点，也就是在这个安全点上没有任何程序在执行，那么锁就会将自己对象头中的偏向线程ID设置为空，（你老婆摘下了戒指），然后呢就表示锁已经是没有线程在使用了，然后线程恢复，线程B对释放偏向锁的请求就执行成功了，那么线程B是不是一定能获取锁呢，这是不一定的，只是对释放锁的请求执行成功了就是了（就是线程B要求线程A和他老婆分手，然后线程B就使用了一些阴暗的手段--CAS置换，然后线程A就和锁分手了，至于分手之后锁会被谁获取，是不一定的，说不定仍然会被线程A获取）。

偏向锁之后是轻量级锁。JVM在执行同步块之前，会在线程的栈帧中创建一块空间，专门用来存储所记录，那么存储的内容是什么呢，就是我们上面说到的Mark Word，那么对象原来用来存储Mark Word的空间用来存储什么呢，其实是用来存储指向线程中存储锁记录的指针。所以在轻量级锁获取当中，首先是在线程的栈帧中创建存储Mark Word的记录空间，然后就开始竞争锁，在竞争锁的过程中进行CAS，将对象中原本存储Mark Word的空间，置换为指向记录的指针，如果成功，标识获取成功，如果失败，则自旋（简单理解成死循环），不断的去尝试获取锁。那轻量级锁是怎么释放的呢，首先当线程在使用完锁之后，会尝试将栈帧中锁记录部分的数据置换会对象头中，如果成功，表示释放成功，如果失败。。。。下面是我们要说的锁升级。

首先当线程A获取到轻量锁的时候，线程B同样也来请求锁，但是由于锁已经被线程A获取到了，线程B会首先尝试自旋获取，但是由于自旋会消耗大量的资源，所以在某些情况下会判定自旋失败，那么就会将锁升级为重量级锁，当锁膨胀为重量级锁之后，线程B就会跳出自旋，然后阻塞自己。如果线程A尝试释放锁，就会释放失败，然后锁就知道有线程在竞争锁，就会唤醒阻塞的线程，然后就会开始重量级锁的竞争。

需要注意的是锁是可以升级的，但是并不能降级，这主要是为了提高获取锁和释放锁的效率。而且各种锁的适用条件并不相同。例如偏向锁，加锁和解锁并不需要太多的资源，但是如果存在大量的线程竞争，就会产生损耗，所以适用于只有一个线程执行同步块的情况（博主一直以为，这话说的很鸡肋，如果只有一个程序在执行同步块，为什么不把同步块单独写进线程，当然，这是不考虑线程封装的情况，如果所有的线程都执行一样的功能，那自然最好不要为了写一个同步块，单独写一个线程）。而轻量级锁在使用时由于竞争的线程不会阻塞，线程响应速度自然提高了，但是适应自旋来获取锁，就会造成CPU的额外损耗，所以适用于同步块执行时间比较短，并且追求响应速度的程序。

而重量级锁则不会消耗CPU资源，但是响应速度最慢，但是可以实现高吞吐量，（轻量级锁如果遇到高吞吐，大量的线程在自旋，机器估计要炸了），所以重量级锁，适用于追求高吞吐量，或者，同步块执行时间较长的程序。

上面就是博主的一些学习体会，希望大家多多指教。