摘要：撤銷鎖偏向鎖使用了一種等到競(jìng)爭(zhēng)出現(xiàn)才釋放鎖的機(jī)制，所以當(dāng)其他線程嘗試競(jìng)爭(zhēng)偏向鎖時(shí)，持有偏向鎖的線程才會(huì)釋放鎖。輕量級(jí)鎖線程在執(zhí)行同步代碼塊之前，會(huì)先在當(dāng)前線程的棧楨中創(chuàng)建用于存儲(chǔ)鎖記錄的空間，并將對(duì)象頭中的復(fù)制到鎖記錄中，官方稱為。

作者前面也寫了幾篇關(guān)于Java并發(fā)編程，以及線程和volatil的基礎(chǔ)知識(shí)，有興趣可以閱讀作者的原文博客，今天關(guān)于Java中的兩種鎖進(jìn)行詳解，希望對(duì)你有所幫助

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在上一章中說了volatile，在多線程下可以保證變量的可見性，但是不能保證原子性，下面一段代碼說明：

運(yùn)行上面代碼，會(huì)發(fā)現(xiàn)輸出flag的值不是理想中10000，雖然volatile寫入時(shí)候會(huì)通知其他線程的工作內(nèi)存值無效，從主內(nèi)存重寫讀取。i++是三步操作，讀取-賦值-寫入不能保證原子性。原子性：不能被中斷要么成功要么失敗。

比如此時(shí)主內(nèi)存的flag值10，線程1和線程2讀取到自己工作內(nèi)存都是10，然后線程1在進(jìn)行賦值的時(shí)候，線程2執(zhí)行了，這時(shí)線程2發(fā)現(xiàn)自己內(nèi)存的值和主內(nèi)存的值一樣，并沒有修改，然后賦值寫入11，此時(shí)線程1運(yùn)行，因?yàn)橹白x過了，會(huì)往下繼續(xù)運(yùn)行寫入也是11。那么兩個(gè)線程相當(dāng)于只增加了一次。要想達(dá)到理想值，只需要修改public synchronized void increase() { flag++; }就行了。

Java提供的一種原子性性內(nèi)置鎖，Java每個(gè)對(duì)象都可以把它當(dāng)做是監(jiān)視器鎖，線程代碼執(zhí)行在進(jìn)入synchronized代碼塊時(shí)候會(huì)自動(dòng)獲取內(nèi)部鎖，這個(gè)時(shí)候其他線程訪問時(shí)候會(huì)被阻塞到隊(duì)列，直到進(jìn)入synchronized中的代碼執(zhí)行完畢或者拋出異常或者調(diào)用了wait方法，都會(huì)釋放鎖資源。在進(jìn)入synchronized會(huì)從主內(nèi)存把變量讀取到自己工作內(nèi)存，在退出的時(shí)候會(huì)把工作內(nèi)存的值寫入到主內(nèi)存，保證了原子性。

編譯后執(zhí)行javap -v Test.class就會(huì)發(fā)現(xiàn)兩條指令。

synchronized是使用一種monitor機(jī)制，在進(jìn)入鎖時(shí)候先執(zhí)行monitorenter指令。退出的時(shí)候執(zhí)行monitorexit指令。synchronized是可重入鎖，每個(gè)對(duì)象中都含有一個(gè)計(jì)數(shù)器當(dāng)前線程再次獲取鎖，計(jì)數(shù)器+1，退出時(shí)候計(jì)算器-1，直到計(jì)數(shù)器為0才釋放鎖資源，喚醒其他線程來爭(zhēng)搶資源。任意一個(gè)對(duì)象都擁有自己的監(jiān)視器，只有在線程獲取到監(jiān)視器鎖時(shí)才會(huì)進(jìn)入代碼中，否則就進(jìn)入阻塞狀態(tài)。

對(duì)于普通方法，鎖是當(dāng)前類實(shí)例對(duì)象。

對(duì)于靜態(tài)方法，鎖是當(dāng)前類對(duì)象。

對(duì)于同步代碼塊，鎖是synchronized括號(hào)里的對(duì)象。

synchronized在1.6以前是重量級(jí)鎖，當(dāng)前只有一個(gè)線程執(zhí)行，其他線程阻塞。為了減少獲得鎖和釋放鎖帶來的性能問題，而引入了偏向鎖、輕量級(jí)鎖以及鎖的存儲(chǔ)過程和升級(jí)過程。在1.6后鎖分為了無鎖、偏向鎖、輕量鎖、重量鎖，鎖的狀態(tài)在多線程競(jìng)爭(zhēng)的情況下會(huì)逐漸升級(jí)，只能升級(jí)而不能降級(jí)，這樣是為了提高鎖獲取和釋放的效率。

synchronized的鎖是存貯在Java對(duì)象頭里的，如果對(duì)象是數(shù)組類型，則虛擬機(jī)用3個(gè)字寬（Word）存儲(chǔ)對(duì)象頭，如果對(duì)象是非數(shù)組類型，則用2字寬存儲(chǔ)對(duì)象頭。1個(gè)字寬等于4個(gè)字節(jié)。

Java對(duì)象頭中的Mark Word里默認(rèn)存儲(chǔ)了對(duì)象是HashCode、分代年齡、和鎖標(biāo)記。

在運(yùn)行的時(shí)候，Mark Word里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)隨著鎖標(biāo)志位的變化而變化，可能會(huì)變化為存儲(chǔ)以下四種形式。

偏向鎖的意思未來只有一個(gè)線程使用鎖，不會(huì)有其他線程來爭(zhēng)取。

獲取鎖：

首先檢查Mark word中鎖的標(biāo)志是否為01。

如果是01，判斷對(duì)象頭的Mark word記錄是否為當(dāng)前線程ID，如果是執(zhí)行5，否則執(zhí)行3.

線程ID并未只指向自己，發(fā)送CAS競(jìng)爭(zhēng)，如果競(jìng)爭(zhēng)成功，則將Mark Word中線程ID設(shè)置為當(dāng)前線程ID，執(zhí)行5；如果未成功執(zhí)行4。

當(dāng)?shù)竭_(dá)全局安全點(diǎn)（在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上沒有正在執(zhí)行的字節(jié)碼）時(shí)獲得偏向鎖的線程被掛起，偏向鎖升級(jí)為輕量級(jí)鎖，然后被阻塞在安全點(diǎn)的線程繼續(xù)往下執(zhí)行同步代碼。

執(zhí)行同步代碼。

撤銷鎖：偏向鎖使用了一種等到競(jìng)爭(zhēng)出現(xiàn)才釋放鎖的機(jī)制，所以當(dāng)其他線程嘗試競(jìng)爭(zhēng)偏向鎖時(shí)，持有偏向鎖的線程才會(huì)釋放鎖。需要等待全局安全點(diǎn)，它首先暫停原持有偏向鎖的線程，然后檢查線程是否還在活著，如果線程處于未活動(dòng)狀態(tài)，則釋放鎖標(biāo)記，如果處于活動(dòng)狀態(tài)則升級(jí)為輕量級(jí)鎖。

CAS全稱是Compare And Swap 即比較并交換，使用樂觀鎖機(jī)制，包含三個(gè)操作數(shù) —— 內(nèi)存位置（V）、預(yù)期原值（A）和新值(B)。 如果內(nèi)存位置的值與預(yù)期原值相匹配，那么才會(huì)將該位置值更新為新值 。否則，處理器不做任何操作。

線程在執(zhí)行同步代碼塊之前，JVM會(huì)先在當(dāng)前線程的棧楨中創(chuàng)建用于存儲(chǔ)鎖記錄的空間，并將對(duì)象頭中的Mark Word復(fù)制到鎖記錄中，官方稱為Displaced Mark Word。

加鎖：

CAS修改Mark Word，如果成功指向棧中鎖記錄的指針執(zhí)行3，如果失敗執(zhí)行2.

發(fā)生自旋，自旋到一定次數(shù)，如果修改成功執(zhí)行3，否則鎖膨脹為重量級(jí)鎖。

執(zhí)行同步代碼塊。

解鎖：
輕量級(jí)解鎖時(shí)，會(huì)使用原子的CAS操作將Displaced Mark Word替換回到對(duì)象頭，如果成功，則表示沒有競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生。如果失敗，表示當(dāng)前鎖存在競(jìng)爭(zhēng)，鎖就會(huì)膨脹成重量級(jí)鎖。

它是在1.5之后提供的一個(gè)獨(dú)占鎖接口，它的實(shí)現(xiàn)類是ReentrantLock，相比較synchronized這種隱式鎖（不用手動(dòng)加鎖和釋放鎖）的便捷性，但是提供了更加鎖的可操作性、可中斷的獲取鎖以及超時(shí)獲取鎖等多種synchronized不具備的特性。

在finally中釋放鎖，目的保證獲取鎖最終被釋放。不要在獲取鎖寫在try里，因?yàn)槿绻讷@取鎖時(shí)發(fā)生了異常，異常拋出的同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致鎖無故釋放。

AQS是隊(duì)列同步器（AbstractQueuedSynchronizer），是用來構(gòu)建鎖或者其他同步器的基礎(chǔ)框架，它使用了一個(gè)int成員變量表示同步狀態(tài)，通過內(nèi)置的FIFO隊(duì)列來完成資源獲取的線程排隊(duì)工作問題。AQS在內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)單一的狀態(tài)信息state，可以通過getState、setState、compareAndSetState（CAS操作）修改此值，對(duì)于ReentrantLock來說，state可以用來表示當(dāng)前線程獲取鎖的可重入次數(shù)。ReentrantLock中當(dāng)一個(gè)線程獲取了鎖，在AQS的內(nèi)部會(huì)進(jìn)行compareAndSetState將state變?yōu)?，如果再次獲取就設(shè)置為2，釋放鎖也會(huì)去修改state值，只有當(dāng)值變?yōu)?時(shí)，其他線程才能獲得鎖。

AQS底層維護(hù)state和隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)獨(dú)占和共享兩種鎖。

獨(dú)占鎖：每次只能有一個(gè)線程能持有鎖，如lock、synchronized。
共享鎖：允許多個(gè)線程同時(shí)獲取鎖，并發(fā)訪問共享資源，如ReadWriteLock。

lock分為公平鎖和非公平鎖，實(shí)現(xiàn)了AQS接口，通過FIFO設(shè)置鎖的優(yōu)先級(jí)。

公平鎖：根據(jù)線程獲取鎖的時(shí)間來判斷，等待時(shí)間越久的線程優(yōu)先被執(zhí)行。Lock中初始化的時(shí)候ReentrantLock（true），默認(rèn)為false，效率較低因?yàn)樾枰袛嗑€程的等待時(shí)間。

非公平鎖：搶占鎖資源，不能保證獲取鎖的線程優(yōu)先級(jí)，效率較高，因?yàn)楂@取鎖是競(jìng)爭(zhēng)的。

synchronized是Java的關(guān)鍵字，lock是提供的類。

synchronized提供不需要手動(dòng)加鎖和釋放的隱式鎖，釋放鎖的條件是代碼執(zhí)行完或者拋出異常自動(dòng)釋放。lock必須手動(dòng)加鎖和釋放鎖，另外還提供了可中斷鎖、超時(shí)獲取鎖、判斷鎖狀態(tài)。

synchronized是可重入、不可中斷、非公平，lock是可重入、可中斷、公平（兩者皆可）

synchronized適合代碼量少的同步，lock適合代碼量同步多的。**

還記得在Java并發(fā)二中有一道生產(chǎn)者消費(fèi)者，使用的是synchronized+wait（notify），lock中也提供了這種等待通知類型的方法await和signal，當(dāng)前線程調(diào)用這些方法時(shí)，需要提前獲取到Condition對(duì)象關(guān)聯(lián)的鎖，Condition是依賴于Lock對(duì)象，調(diào)用lock對(duì)象中的newCondition。

老樣子還是先定義一個(gè)容器：

生產(chǎn)者：?jiǎn)?個(gè)線程往容器里添加數(shù)據(jù)。

消費(fèi)者：?jiǎn)?0線程消費(fèi)數(shù)據(jù)

注釋基本明確，就不多說了。wait和notify是配合synchronized使用，await和signal是配合lock使用，區(qū)別在于喚醒時(shí)notify不能指定線程喚醒，signal可以喚醒具體的線程，更小的粒度控制鎖。

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