java 虚拟机对锁对优化

Java对象头（不用记内容，只需要知道，对象头里面，会保存一些信息）

锁存在Java对象头里。如果对象是数组类型，则虚拟机用3个Word（字宽）存储对象头，如果对象是非数组类型，则用2字宽存储对象头。在32位虚拟机中，一字宽等于四字节，即32bit。（下面这个表格讲的很清楚）

长度	内容	说明
32/64bit	Mark Word	存储对象的hashCode或锁信息等。
32/64bit	Class Metadata Address	存储到对象类型数据的指针
32/64bit	Array length	数组的长度（如果当前对象是数组）

Java对象头里的Mark Word里默认存储对象的HashCode，分代年龄和锁标记位。32位JVM的Mark Word的默认存储结构如下：

	25 bit	4bit	1bit 是否是偏向锁	2bit 锁标志位
无锁状态	对象的hashCode	对象分代年龄	0	01

在运行期间Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。Mark Word可能变化为存储以下4种数据： 

锁状态	25 bit			4bit	1bit	2bit
	23bit		2bit		是否是偏向锁	锁标志位
轻量级锁	指向栈中锁记录的指针					00
重量级锁	指向互斥量（重量级锁）的指针					10
GC标记	空					11
偏向锁	线程ID	Epoch		对象分代年龄	1	01

在64位虚拟机下，Mark Word是64bit大小的，其存储结构如下：  

锁状态	25bit	31bit	1bit	4bit	1bit		2bit
			cms_free	分代年龄	偏向锁		锁标志位
无锁	unused	hashCode			0	01
偏向锁	ThreadID(54bit) Epoch(2bit)				1	01

偏向锁，简单的讲，就是在锁对象的对象头中有个ThreaddId字段，这个字段如果是空的，
第一次获取锁的时候，就将自身的ThreadId写入到锁的ThreadId字段内，将锁头内的是否偏向锁的状态位置1.
这样下次获取锁的时候，直接检查ThreadId是否和自身线程Id一致，如果一致，则认为当前线程已经获取了锁，因此不需再次获取锁，
略过了轻量级锁和重量级锁的加锁阶段。提高了效率

流程是这样的 偏向锁->轻量级锁->重量级锁
第一步，检查MarkWord里面是不是放的自己的ThreadId ,如果是，表示当前线程是处于 “偏向锁”
第二步，如果MarkWord不是自己的ThreadId,锁升级，这时候，用CAS来执行切换，新的线程根据MarkWord里面现有的ThreadId，通知之前线程暂停，
之前线程将Markword的内容置为空。
第三步，两个线程都把对象的HashCode复制到自己新建的用于存储锁的记录空间，接着开始通过CAS操作，
把共享对象的MarKword的内容修改为自己新建的记录空间的地址的方式竞争MarkWord,
第四步，第三步中成功执行CAS的获得资源，失败的则进入自旋
第五步，自旋的线程在自旋过程中，成功获得资源(即之前获的资源的线程执行完成并释放了共享资源)，则整个状态依然处于 轻量级锁的状态，如果自旋失败
第六步，进入重量级锁的状态，这个时候，自旋的线程进行阻塞，等待之前线程执行完成并唤醒自己

• 锁消除

     锁消除是一种更彻底的锁优化,Java虚拟机在Jit编译时,通过对运行上下文的扫描,去除不可能存在共享资源竞争的锁,通过锁消除,可以节省毫无意义的请求锁的时间,如果不可能存在竞争,为什么还要加锁呢?这是因为咋Java软件开发过程中,我们必然会使用一些JDK的内置API,比如StringBuffer,Vector等,你在使用的时候,也许根本不会考虑这些对象内部是如何实现的,但是真实环境中,缺不存在竞争,如果虚拟机检测到这种情况,就会将这些无用的锁操作去除,

public String[] createStrings() {
    Vector<String> v = new Vector<>();
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        v.add(Integer.toString(i));
    }
    return v.toArray(new String[]{});
}

     锁消除涉及一项关键技术为逃逸分析,所谓逃逸分析就是观察某一个变量是否会逃出某一个作用域,在本例子中,变量v显然没有逃出createStrings()方法之外,以此为基础,虚拟机才可以大胆地将v内部的加锁操作去除,

     逃逸分析必须在-server模式下进行,可以使用-XX:+DoEscapeAnalysis参数打开逃逸分析.使用-XX:+EliminateLocks参数可以打开锁消除.