Synchronized之轻量级锁

在偏向锁出现竞争后，加锁失败的线程会把Mark Word中的锁状态改为轻量级锁，这样其他线程再来时就会走向轻量级锁的加锁流程。下面开始轻量级锁获取流程分析，代码在bytecodeInterpreter.cpp#1816。

CASE(_monitorenter): {
  oop lockee = STACK_OBJECT(-1);
  ...
  if (entry != NULL) {
   ...
   // 上面省略的代码中如果CAS操作失败也会调用到InterpreterRuntime::monitorenter

    // traditional lightweight locking
    if (!success) {
      // 构建一个无锁状态的Displaced Mark Word
      markOop displaced = lockee->mark()->set_unlocked();
      // 设置到Lock Record中去
      entry->lock()->set_displaced_header(displaced);
      bool call_vm = UseHeavyMonitors;
      if (call_vm || Atomic::cmpxchg_ptr(entry, lockee->mark_addr(), displaced) != displaced) {
        // 如果CAS替换不成功，代表锁对象不是无锁状态，这时候判断下是不是锁重入
        // Is it simple recursive case?
        if (!call_vm && THREAD->is_lock_owned((address) displaced->clear_lock_bits())) {
          entry->lock()->set_displaced_header(NULL);
        } else {
          // CAS操作失败则调用monitorenter
          CALL_VM(InterpreterRuntime::monitorenter(THREAD, entry), handle_exception);
        }
      }
    }
    UPDATE_PC_AND_TOS_AND_CONTINUE(1, -1);
  } else {
    istate->set_msg(more_monitors);
    UPDATE_PC_AND_RETURN(0); // Re-execute
  }
}

如果锁对象不是偏向模式或已经偏向其他线程，则success为false。这时候会构建一个无锁状态的mark word设置到Lock Record中去，我们称Lock Record中存储对象mark word的字段叫Displaced Mark Word。需要注意的是这个Displaced Mark Word不是一个指针，而是一个副本。你或许很奇怪，每次加锁的时候都会创建Lock Record，那么Lock Record在线程中到底是个什么样的数据结构呢，这里我把加锁的过程画了出来，连同重量级锁加锁过程一起画了，因为他们是一个动态转换的过程，分开的话隔远了看着累。

轻量级锁 -> 重量级锁

Synchronized锁升级过程为：无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁。

1. 假设线程进入轻量级锁。当线程执行到同步方法或方法中的同步代码块时，线程首先会创建锁记录对象（Lock Record），每个线程的有synchronized关键字的栈帧（每个方法就是一个栈帧）都会包含锁记录结构，内部可以存储锁定对象的mark work

   

2. 当线程出现竞争时，让锁记录中Object Reference指向锁对象，并尝试cas替换锁对象的Mark Work，将Mark Word的值存入Lock Record的地址，注意此时锁对象头中的锁状态是 00 ，表示线程获得轻量级锁，而Lock Record中的对象头副本是 01。这是因为Lock Record中存储的是修改之前的对象头副本

   

3. synchronized是可重入的，当下次加锁线程还是当前线程时，轻量级锁会创建一个新的Lock Record作为重入的标识，object reference依旧指向object对象，但此时的锁记录副本为 null

   

4. 当退出同步代码块时，如果锁记录为null，直接出栈，表示重入计数减一

   

5. 当退出同步代码块时，锁记录不为null，这时使用cas将Lock Record中的Mark Word的副本值恢复给对象头，如果修改成功，则解锁成功。如果失败，说明有其它线程要进入同步代码块，锁已经发生锁膨胀，进入重量级解锁流程

   如果有线程（Thread-A）已经占有了轻量级锁，另一个线程（Thread-B）再次进入同步代码块，检测到对象的mark work的标识为00，则会发生锁膨胀，将锁转变为重量级锁。为object申请Monitor锁，并让mark word指向Monitor，自己进入Monitor对象的entryList进行等待，此时Ower指向锁记录对象的对象引用

   

   当Thread-A执行完同步代码块的代码，使用cas将Mark word的值恢复给对象头，此时会失败。这时为进入重量级解锁流程，按照Monitor地址找到Monitor对象，将Owner设置为null，并唤醒EntryList中等待的线程。