java | synchronized 优化轻量级锁

轻量级锁。

如果一个对象虽然又多线程访问，但是，多线程访问时间是错开的，也就是没有竞争，那么，可以用轻量级锁来优化。

轻量级锁对使用者是透明的。这句话的意思是，synchronized 是一种自适应语法，默认开始是轻量级锁，只有出现同一时间竞争才会改成重量级锁。

static final Object obj = new Object();
public static void method1() {
    synchronized( obj ) {
        // 同步块 A
        method2();
    }
}
public static void method2() {
    synchronized( obj ) {
    	// 同步块 B
    }
}

A

创建锁记录（Lock Record）对象，每个线程的栈帧都会包含一个锁记录的结构，存储锁定对象的 Mark Word

B

让锁记录中 Object reference 指向锁住的对象，并尝试用 CAS 「CAS是现代CPU广泛支持的一种对内存中的共享数据进行操作的一种特殊指令」 替换 Object 的 Mark Word，将 Mark Word 的值存入锁记录

对应代码中的 method1 中的 synchronized( obj )

C

如果 CAS 替换成功，对象头中存储了锁记录地址和状态 00（轻量级锁），表示由该线程给对象加锁，Lock Record 变为 01

参考 java | Monitor 概念｜ Mark Word 结构中 state 的对比值

如果 CAS 失败，有两种情况：

如果是其它线程已经持有了该 Object 的轻量级锁，这时表明有竞争，进入锁膨胀过程
如果是线程自己执行了 synchronized 锁重入，就添加一条 Lock Record 作为重入的计数
- 对应 method2 中的 synchronized( obj )

D

对应 method2 中的 synchronized( obj ) ,对应上述 C 后面的情况

E

当退出 synchronized 代码块（解锁时）

对应于 method2 执行完毕。

如果有取值为 null 的锁记录，表示有重入，这时重置锁记录，表示重入计数减 1

如果锁记录的值不为 null，这时使用 CAS 将 Mark Word 的值恢复给对象头

成功，则解锁成功
失败，说明轻量级锁进行了锁膨胀或已经升级为重量级锁，进入重量级锁解锁流程

注意：

在轻量级锁的机制下，即便是只有一个线程操作同步区，每次重入一然后执行 CAS 操作。

为了降低这种重入损耗，引进了

java | synchronized 优化偏向锁