鎖概念

輕量級(jí)鎖是 JDK 1.6 新增的概念，是相對(duì)于傳統(tǒng)的重量級(jí)鎖而已的一種狀態(tài)，在 JDK 1.5 時(shí)，synchronized 是需要通過(guò)操作系統(tǒng)自身的互斥量（mutex lock）來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而這種實(shí)現(xiàn)方式需要通過(guò)用戶態(tài)與和核心態(tài)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這個(gè)切換的過(guò)程會(huì)帶來(lái)很大的性能開(kāi)銷，所以在 JDK 1.6 就引入了輕量級(jí)鎖來(lái)避免此問(wèn)題的發(fā)生。

輕量級(jí)鎖執(zhí)行過(guò)程

再講輕量級(jí)鎖執(zhí)行過(guò)程之前，要先從虛擬機(jī)的對(duì)象頭開(kāi)始說(shuō)起，HotSpot 的對(duì)象頭（Object Header）分為兩部分：

1. Mark Word 區(qū)域，用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，如哈希碼（HashCode）、GC 分帶年齡等；
2. 用于存儲(chǔ)指向方法區(qū)對(duì)象類型數(shù)據(jù)的指針（如果是數(shù)組對(duì)象的話，還有一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)組長(zhǎng)度的額外信息）。

Mark Word 在 32 位系統(tǒng)中，有 32bit 空間，其中：

• 25bit 用來(lái)存儲(chǔ) HashCode；
• 4bit 用來(lái)存儲(chǔ)對(duì)象的分帶年齡；
• 2bit 用來(lái)存儲(chǔ)鎖標(biāo)志位，01=可偏向鎖、00=輕量級(jí)鎖、10=重量級(jí)鎖；
• 1bit 固定為 0。

再說(shuō)會(huì)輕量級(jí)鎖的執(zhí)行過(guò)程，在代碼進(jìn)入同步塊的時(shí)候，如果此對(duì)象沒(méi)有被線程所占用，虛擬機(jī)會(huì)先將此線程的棧幀拷貝一份存儲(chǔ)在當(dāng)前對(duì)象的 Lock Record (鎖記錄) 區(qū)域中。

然后虛擬機(jī)再使用 CAS (Compare and Swap, 比較并交換) 將本線程的 Mark Word 更新為指向?qū)ο?Lock Record 區(qū)域的指針，如果更新成功，則表示這個(gè)線程擁有了該對(duì)象，輕量級(jí)鎖添加成功，如果更新失敗，虛擬機(jī)會(huì)先檢查對(duì)象 Mark Word 是否指向了當(dāng)前線程的線幀，如果是則表明此線程已經(jīng)擁有了此鎖，如果不是，則表明該鎖已經(jīng)被其他線程占用了。如果有兩條以上的線程在爭(zhēng)搶死鎖，那么鎖就會(huì)膨脹為重量鎖，Mark Word 中存儲(chǔ)的就是指向重量級(jí)鎖的互斥量指針，后面等待鎖的線程也會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)。

從以上的過(guò)程，我們可以看出輕量級(jí)鎖可以理解為是通過(guò) CAS 實(shí)現(xiàn)的，理想的情況下是整個(gè)同步周期內(nèi)不存在鎖競(jìng)爭(zhēng)，那么輕量鎖可以有效的提高程序的同步性能，然而，如果情況相反，輕量級(jí)鎖不但要承擔(dān) CAS 的開(kāi)銷還要承擔(dān)互斥量的開(kāi)銷，這種情況下輕量級(jí)鎖就會(huì)比重量級(jí)鎖更慢，這就是我們本文的答案。