Java SE 1.6对synchronized的优化

在多线程并发编程中Synchronized一直是元老角色，很多人称呼他为重量级锁。但随着Java SE 1.6对synchronized进行优化之后，有些情况下并不会那么重。

在Java SE 1.6中，系统引进了“偏向锁”，“轻量锁”，以及原先就有的“重量级锁”。锁的四种级别由低到高：“无锁”，“偏向锁”，“轻量锁”，“重量级锁”。这四种状态会随着竞争情况逐渐升级。但一旦升级，就不能降
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级，这是JVM的策略，为了提高获得锁和释放锁的效率。但这些转换对于使用锁的用户来说都是透明的。
三种锁的优缺点，适用情况：



锁的升级

如上表，偏向锁、轻量级锁、重量级锁三者各自的应用场景：

偏向锁：只有一个线程进入临界区；
轻量级锁：多个线程交替进入临界区，且快速执行结束；
重量级锁：多个线程同时进入临界区。

上述的情况一是偏向锁的适用场景，此时当Thread#1进入临界区时，JVM会将lockObject的对象头Mark Word的锁标志位设为“01”，同时会用CAS操作把Thread#1的线程ID记录到Mark Word中，此时进入偏向模式。所谓“偏向”，指的是这个锁会偏向于Thread#1，若接下来没有其他线程进入临界区，则Thread#1再出入临界区无需再执行任何同步操作。也就是说，若只有Thread#1会进入临界区，实际上只有Thread#1初次进入临界区时需要执行CAS操作，以后再出入临界区都不会有同步操作带来的开销。

然而情况一是一个比较理想的情况，更多时候Thread#2也会尝试进入临界区。若Thread#2尝试进入时Thread#1已退出临界区，即此时lockObject处于未锁定状态，这时说明偏向锁上发生了竞争（对应情况二），此时会撤销偏向，Mark Word中不再存放偏向线程ID，而是存放hashCode和GC分代年龄，同时锁标识位变为“01”（表示未锁定），这时Thread#2会获取lockObject的轻量级锁。因为此时Thread#1和Thread#2交替进入临界区，所以偏向锁无法满足需求，需要膨胀到轻量级锁。

再说轻量级锁什么时候会膨胀到重量级锁。若一直是Thread#1和Thread#2交替进入临界区，那么没有问题，轻量锁hold住。一旦在轻量级锁上发生竞争，即出现“Thread#1和Thread#2同时进入临界区”的情况，轻量级锁就hold不住了。 （根本原因是轻量级锁没有足够的空间存储额外状态，此时若不膨胀为重量级锁，则所有等待轻量锁的线程只能自旋，可能会损失很多CPU时间）