高效并发是从JDK 5升级到JDK 6后一项重要的改进项，HotSpot虛 拟机开发团队在这个版本上花费了大量的资源去实现各种锁优化技术，如适应性自旋( Adaptive Spinning)、锁消除( Lock Elimination)、锁膨胀(Lock Coarsening)、轻量级锁(Lightweight Locking)、偏向锁( Biased Locking)等，这些技术都是为了在线程之间更高效地共享数据及解决竞争问题，从而提高程序的执行效率。

1. 自旋锁与自适应自旋

原因：共享数据的锁定状态只会持续很短的一段时间，为了这段时间去挂起和恢复线程并不值得。

解决方案：我们可以让后面请求锁的那个线程“稍等一会”，但不放弃处理器的执行时间，看看持有锁的线程是否很快就会释放锁。为了让线程等待，我们只须让线程执行一个忙循环(自旋)，这项技术就是所谓的自旋锁。

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优势：如果所被占用的时间很短，那么自旋锁效果就非常好。

缺点：如果被占用的时间长，那么自旋锁只会白白浪费资源。

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自适应自旋锁：自适应意味着自旋的时间不再是固定的了，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定的。

前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定的。如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功获得过锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为这次自旋也很有可能再次成功，进而允许自旋等待持续相对更长的时间，比如持续100次忙循环。另一方面，如果对于某个锁，自旋很少成功获得过锁，那在以后要获取这个锁时将有可能直接省略掉自旋过程，以避免浪费处理器资源。有了自适应自旋，随着程序运行时间的增长及性能监控信息的不断完善，虚拟机对程序锁的状况预测就会越来越精准，虚拟机就会变得越来越“聪明”了。

2. 锁消除

锁消除是指虚拟机即时编译器在运行时，对一些代码要求同步，但是对被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。

判定依据：来源于逃逸分析的数据支持，如果判断到一段代码中，在堆上的所有数据都不会逃逸出去被其他线程访问到，那就可以把它们当作栈上数据对待，认为它们是线程私有的，同步加锁自然就无须再进行。

3. 锁粗化

原则上，我们推荐使用同步代码块中的作用范围尽可能小，但是一系列连续操作都对同一个对象进行加锁和解锁那就是对性能的浪费了。

4. 轻量级锁

轻量级锁：设计的初衷是在没有多线程竞争的前提下，减少传统的重量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消耗。

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对象头存储锁标志：

我们简单回顾了对象的内存布局后，接下来就可以介绍轻量级锁的工作过程了:在代码即将进入同步块的时候，如果此同步对象没有被锁定(锁标志位为“01”状态)，虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名为锁记录(Lock Record)的空间，用于存储锁对象目前的M ark Word的拷贝(官方为这份拷贝加了一个Displaced前缀，即DisplacedMarkWord)，这时候线程堆栈与对象头的状态如图13- 3所示。

然后，虚拟机将使用CAS操作尝试把对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针。如果这个更新动作成功了，即代表该线程拥有了这个对象的锁，并且对象Mark Word的锁标志位(Mark Word的最后两个比特)将转变为“00”，表示此对象处于轻量级锁定状态。这时候线程堆栈与对象头的状态如下图所示。

如果这个更新操作失败了，那就意味着至少存在一条线程与当前线程竞争获取该对象的锁。虚拟机首先会检查对象的Mark Word是否指向当前线程的栈帧，如果是，说明当前线程已经拥有了这个对象的锁，那直接进入同步块继续执行就可以了，否则就说明这个锁对象已经被其他线程抢占了。如果出现两条以上的线程争用同一个锁的情况，那轻量级锁就不再有效，必须要膨胀为重量级锁，锁标志的状态值变为“10”，此时Mark Word中存储的就是指向重量级锁(互斥量)的指针，后面等待锁的线程也必须进入阻塞状态。

轻量级锁：轻量级锁能提升程序同步性能的依据是“对于绝大部分的锁，在整个同步周期内都是不存在竞争的”这- -经验法则。如果没有竞争，轻量级锁便通过CAS操作成功避免了使用互斥量的开销;但如果确实存在锁竞争，除了互斥量的本身开销外，还额外发生了CAS操作的开销。因此在有竞争的情况下，轻量级锁反而会比传统的重量级锁更慢。

5. 偏向锁

偏向锁：目的是消除数据在无竞争情况下的同步原语，进一步提高程序的运行性能。偏向锁就是在无竞争的情况下把整个同步都消除掉，连CAS操作都不去做了。

偏向锁中的“偏”，就是偏心的“偏”、偏袒的“偏”。它的意思是这个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，该锁一直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再进行同步。

如果读者理解了前面轻量级锁中关于对象头MarkWord与线程之间的操作过程，那偏向锁的原理就会很容易理解。假设当前虚拟机启用了偏向锁(启用参数-XX: +UseBiased Locking,这是自JDK 6起HotSpot虚拟机的默认值)，那么当锁对象第一次 被线程获取的时候，虛拟机将会把对象头中的标志位设置为“01”、把偏向模式设置为“1”，表示进入偏向模式。同时使用CAS操作把获取到这个锁的线程的ID记录在对象的M ark Word之中。如果CAS操作成功，持有偏向锁的线程以后每次进入这个锁相关的同步块时，虚拟机都可以不再进行任何同步操作(例如加锁、解锁及对MarkWord的更新操作等)。

一旦出现另外一个线程去尝试获取这个锁的情况，偏向模式就马上宣告结束。根据锁对象目前是否处于被锁定的状态决定是否撤销偏向( 偏向模式设置为“0”)，撤销后标志位恢复到未锁定(标志位为“01”)或轻量级锁定(标志位为“00”)的状态，后续的同步操作就按照上面介绍的轻量级锁那样去执行。偏向锁、轻量级锁的状态转化及对象MarkWord的关系如图13-5所示。

因此，当一个对象已经计算过一致性哈希码后，它就再也无法进入偏向锁状态了;而当一个对象当前正处于偏向锁状态，又收到需要计算其一致性哈希码请求1时，它的偏向状态会被立即撤销，并且锁会膨胀为重量级锁。在重量级锁的实现中，对象头指向了重量级锁的位置，代表重量级锁的ObjectMonitor类里有字段可以记录非加锁状态(标志位为“01”)下 的M ark Word,其中自然可以存储原来的哈希码。