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1. 前言
今天我们来讲讲多线程中的锁部分中的的⽆锁/偏向锁/轻量级锁/重量级锁。为了换取性能，JVM在内置锁上做了非常多的优化，膨胀式的锁分配策略就是其一。理解偏向锁、轻量级锁、重量级锁的要解决的基本问题，几种锁的分配和膨胀过程，有助于编写并优化基于锁的并发程序。
首先，⽆锁/偏向锁/轻量级锁/重量级锁这四种锁是指锁的状态，并且是针对Synchronized。在Java 通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这四种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的Mark Word来表明的。Mark Word这部分主要用来存储对象自身的运行时数据，如hashcode、gc分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳等等。
2. 无锁
无锁很好理解，就是代码没有上锁，此时如果并发操作就有可能会产生问题，使得程序获得不正确的结果。
3. 偏向锁
偏向锁会偏向于第一个获得它的线程，如果在接下来的执行过程中，该锁没有被其他的线程获取，则持有偏向锁的线程将永远不需要同步。偏向锁的目标是，减少无竞争且只有一个线程使用锁的情况下，使用轻量级锁产生的性能消耗，在偏向锁中会标记owner，如果记录成功，则偏向锁获取成功*，记录锁状态为偏向锁，当有多个线程竞争锁的时候，偏向锁会升级为轻量级锁。
4. 轻量级锁
轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，如果说偏向锁是只允许一个线程获得锁，那么轻量级锁就是允许多个线程获得锁，但是只允许他们顺序拿锁，不允许出现竞争，也就是拿锁失败的情况，如果完全没有实际的锁竞争，那么申请重量级锁都是浪费的。如果失败，表示当前锁存在竞争，锁就会膨胀成重量级锁。下图是两个线程同时争夺锁，导致锁膨胀的流程图。
5. 重量级锁
重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞，性能降低。
6. 三种锁状态对比
| 锁 | 优点 | 缺点 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
| 偏向锁 | 仅执行一次CAS操作，加锁和解锁不需要额外的消耗，和执行非同步方法时相比仅存在纳秒级的差距 | 如果线程间存在锁竞争，会带来额外的锁撤销的消耗 | 适用于只有一个线程访问同步的场景 |
| 轻量级锁 | 竞争的线程顺序执行，不会阻塞，提高了程序的响应速度；相比偏向锁，获取和释放锁均执行一次CAS操作 | 如果使用得不到锁竞争的线程，会使用自旋会消耗CPU资源 | 追求响应时间，同步块执行速度非常快 |
| 重量级锁 | 线程竞争不使用自旋，不会消耗CPU | 线程阻塞，响应时间缓慢 | 追求吞吐量，同步块执行速度较长 |
7.偏向锁被禁用
JEP 374: Deprecate and Disable Biased Locking
JDK 15 之前，偏向锁默认是 enabled，从 15 开始，默认就是 disabled，除非显示的通过 UseBiasedLocking 开启.
总的来说，偏向锁给 JVM 增加了巨大的复杂性，只有少数非常有经验的程序员才能理解整个过程，维护成本很高，大大阻碍了开发新特性的进程。
