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我是一個線程，生活在JVM（Java虛擬機）中， 這一段日子過得有些無聊，整個世界似乎只有這一個人，天天忙著執(zhí)行代碼，想休息一下都很難。
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我聽說人類寫的代碼中有些特殊的地方，叫做臨界區(qū)，比如synchronized修飾的方法或者代碼塊，他們非常神奇，在同一時刻JVM老大只允許一個線程進入執(zhí)行。
實際上，老大設置了一把鎖，搶到了這把鎖就可以執(zhí)行，否則只能阻塞，等待別人釋放鎖。
老大說，阻塞就是不用干活了，老老實實地等著就行。
竟然還有這等美事！ 趕緊讓我阻塞一次吧。
可是老大又說：“每次設置鎖我都得和操作系統(tǒng)打交道，請他在內(nèi)核中維護一個什么Mutex（互斥量）的東西，他還得把你們這些線程阻塞，切換，這可是一筆巨大的費用啊，所以這些鎖還是少用為妙?！?/p>
我運氣也不好，我不知道執(zhí)行了多少代碼，調(diào)用了多少函數(shù)，竟然一次也沒遇到臨界區(qū)!
我想也許這個程序員編程時不小心，沒有考慮多線程并發(fā)的情況； 也有可能是這些程序大部分都是無狀態(tài)的，多少個線程執(zhí)行都沒有問題。
于是我只好一直執(zhí)行下去， 不知道過了多少天，我激動地發(fā)現(xiàn)，一個synchronized修飾的代碼塊終于出現(xiàn)了：
- Account account = ...
- synchronized(account){
- ...臨界區(qū)的代碼...
- }
偏向鎖
我滿心期望別的線程已經(jīng)進入了代碼塊，那我就可以阻塞、休息。
即使沒有其他線程進入臨界區(qū)，老大為我申請鎖， 也得和操作系統(tǒng)協(xié)商什么互斥量，從用戶態(tài)進入核心態(tài)，再從核心態(tài)返回用戶態(tài)，總要花些功夫吧。
可是老大根本沒有去找操作系統(tǒng)， 只是看了看這個account對象的所謂“對象頭”，其中有個叫做Mark Word的東西，似乎是個什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 里邊有幾個標識位，還有其他數(shù)據(jù)。
老大隨手使用CAS操作把我的線程ID記錄到了這個Mark Word當中，修改了標識位，然后告訴我說： 可以了，你現(xiàn)在擁有這把鎖了，進去執(zhí)行代碼吧。
我驚奇地說：“老大你不和操作系統(tǒng)協(xié)商設置Mutex了？”
老大說：“不用了，你看現(xiàn)在就你一個線程進入了這個代碼塊，我只要記錄下你的線程ID，就表示你擁有這把鎖了，不用操作系統(tǒng)介入?！?/p>
我獲得了鎖，開始執(zhí)行被synchronized包裹的代碼塊。
等到我第二次執(zhí)行到這個synchronized的時候，老大只是看了一眼鎖對象account的Mark Word就說：“你的線程ID還在，還持有著這個對象的鎖，進入臨界區(qū)執(zhí)行吧?！?/p>
我連喘口氣的機會都沒有，只好繼續(xù)執(zhí)行。
老大說，這叫偏向鎖，在沒有別的線程競爭的時候，一直偏向我，可以讓我一直執(zhí)行下去。
我是多么期盼來一個新的線程來和我競爭??！
輕量級鎖
很快，機會就來了。
另外一個線程0x3704也要進入這個代碼塊執(zhí)行，但是鎖對象account 保存的是我的線程ID，他是沒法進入臨界區(qū)的。
我心想，我們兩個至少得有一個進入阻塞狀態(tài)，休息一會兒了。
但是老大還是不去操作系統(tǒng)協(xié)商，只是說： 我把這個偏向鎖升級一下，變成一個輕量級的鎖吧。
老大把鎖對象account恢復成無鎖狀態(tài)，在我們倆的棧幀中各自分配了一個空間，叫做Lock Record， 把鎖對象account的Mark Word在我們倆這里各自復制了一份，叫做Displaced Mark Word， 這名字真奇怪。
然后把我的Lock Record的地址使用CAS放到了Mark Word當中，并且把鎖標志位改為00， 這其實就意味著我也已經(jīng)獲得了這個輕量級的鎖了，可以繼續(xù)進入臨界區(qū)執(zhí)行。
0x3704沒有獲得鎖，但還是不阻塞，老大讓他自旋幾次，等待一會兒。
等到我退出臨界區(qū)，釋放鎖的時候，需要把這個Displaced markd word 使用CAS復制回去。接下來他就可以加鎖了。
我們兩個交替著進入臨界區(qū)，執(zhí)行這段代碼，相安無事，很少出現(xiàn)真正的競爭。
即使是出現(xiàn)了競爭，想獲得鎖的線程只要自旋幾次，等待一會兒，鎖就可能釋放了。
很明顯，如果沒有競爭或者輕度的競爭，輕量級鎖僅僅使用CAS操作和Lock record就避免了重量級互斥鎖的開銷，對JVM老大來說，確實是個好主意。
重量級鎖
輕量級鎖運行得挺好，我還是沒有機會休息，終于有這么一天，0x3704 正在持有鎖，在臨界區(qū)辛苦地執(zhí)行代碼。 我自旋了好多次，0x3704還是沒釋放鎖。 這時候JVM老大說： 自旋次數(shù)太多了，太浪費CPU了，接下來升級為重量級鎖！
這個重量級鎖需要操作系統(tǒng)的幫忙，依賴操作系統(tǒng)底層的Mutex Lock。
只見老大創(chuàng)建了一個monitor 對象， 把這個對象的地址更新到了Mark word當中。
鎖升級了！
由于0x3704還在持有鎖運行，而我終于進入了夢寐以求的狀態(tài)：阻塞！ 終于可以休息一下了！
仔細一想，老大煞費心機地設置了偏向鎖和輕量級鎖，就是為了避免阻塞，避免操作系統(tǒng)的介入， 這兩種鎖無非就是針對這兩種情況：
偏向鎖： 通常只有一個線程在臨界區(qū)執(zhí)行
輕量級鎖： 可以有多個線程交替進入臨界區(qū)，在競爭不激烈的時候，稍微自旋等待一下就能獲得鎖。
至于重量級鎖，也是我最為期待的鎖，那就是出現(xiàn)了激烈的競爭，只好讓我們?nèi)プ枞菹⒘恕?/p>
糾錯！jvm專家 你假笨指出一個錯誤 ，偏向鎖對象頭里存的不是線程id ，其實存的是JavaThread對象的指針地址。圖片沒法修改了，在此更正
【本文為專欄作者“劉欣”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權(quán)】
新聞標題：一個想休息的線程：JVM到底是怎么處理鎖的？怎么不讓我阻塞呢？
URL標題：http://www.5511xx.com/article/dpjpsje.html
