java線程是映射到操作系統的原生線程之上的，若是要喚醒或阻塞一個線程，都需要操作系統來幫忙完成，這就需要從用戶態轉換到內核態中，這種轉換需要耗費很多的處理時間，有可能比用戶代碼執行時間都要長。
爲了避免以上情況出現，一般能不用鎖就不用鎖，若是不得不使用的情況下，可以使用偏向鎖、自旋鎖等。
1、重量級鎖
鎖的意義是什麼呢？
當數據被多個線程共享時，爲了保證數據的正確性，避免競爭導致數據錯誤，這時就必須使用鎖，讓數據同時只能被一個線程得到並處理。
重量級鎖在JVM中又叫對象監視器（Monitor），它包含了一個競爭鎖的隊列和一個信號阻塞隊列，前者負責做互斥，後者負責線程同步。
重量級鎖中的掛起線程和恢復線程，都需要從用戶態轉換到內核態去執行，這其中需要耗費很多時間，對性能有很大的影響。
2、自旋鎖
其實鎖在大部分情況下會在短時間內執行完成，佔用鎖的時間不會太長，基於這種情況，自旋鎖出現了。
自旋鎖顧名思義，是採用讓當前線程不停地循環去獲取鎖，而不是讓線程掛起，這樣就少了喚醒線程的消耗。
在當前線程不停地獲取鎖時，會佔用CPU時間，增加CPU的消耗，在多核處理器上優勢比較明顯，若鎖保持的時間不長，線程競爭不激烈，自旋鎖是很不錯的。
相反，若鎖被長期佔用，線程數也不斷增加，就變成了“忙式等待”，這時自旋鎖的性能就會下降。
爲了控制自旋鎖循環的次數，JDK1.5默認自旋鎖循環10次若還未得到鎖就升級爲重量級鎖，在JDK1.6中更是引入了自適應自旋鎖，這種簡單來說，就是若自旋成功率高，就會讓線程經過較長時間的自旋，比如自旋100次；若自旋失敗率高，就會讓線程自旋次數很少，甚至不自旋，直接就升級爲重量級鎖了。
3、偏向鎖
不論是重量級鎖還是自旋鎖，在進入或退出時，都得通過CAS來修改對象頭的Mark Word來進行加鎖和釋放鎖。
針對對象頭，一般包含兩部分，第一部分用戶存儲對象自身的運行時數據（Mark Word），比如hashcode、GC分代年齡、鎖狀態標記等，另外一部分爲類型指針（Klass），即對象指向它的類元數據指針。若對象爲數據，則還會有一部分，用戶記錄數據長度的數據。
在一些情況下，總是同一個線程獲取到鎖，此時每次都得通過CAS修改對象頭的Mark Word，顯然是比較多餘的，由此就產生了偏向鎖。
在JDK1.6中引入了偏向鎖，當一個線程獲取到鎖的時候，會在對象頭中放入偏向線程的ID，當下次這個線程再獲取此鎖的時候，就會直接檢查線程ID是否一致，若是一致就說明獲取到鎖了，不用再進行CAS操作，若是不一致，則去檢測對象頭中Mark Word中的偏向鎖標記是否爲1，若是，則嘗試使用CAS修改對象頭中的偏向線程ID爲當前線程，若不是，則使用CAS競爭鎖。
偏向鎖使用了一種競爭纔會釋放鎖的機制，也就是隻有其他線程競爭偏向鎖時，持有偏向鎖的線程纔有可能釋放鎖。
偏向鎖在JDK1.6和1.7中都是默認開啓的，但是需要在程序啓動幾秒之後纔會自動開啓，若是不想延遲開啓，可以修改參數-XX:BiasedLockingStartupDelay=0
現在項目使用多線程的情況比較常見，競爭鎖也是比較激烈，每次都是從偏向鎖升級到輕量級鎖，而偏向鎖用得比較少，所以你也可以關閉偏向鎖，直接默認進入輕量鎖（自旋鎖）狀態，使用參數-XX:-UseBiasedLocking=false即可
對於鎖來說，還有一些其他優化，如鎖削除和鎖膨脹。
鎖削除就是虛擬機即時編譯器（JIT）運行時，依據逃逸分析的數據檢測到不可能存在競爭鎖，就自動把鎖削除了，比如局部變量作爲鎖等。
鎖膨脹，簡單來說就是頻繁執行中對同一對象加鎖，反覆的加鎖和解鎖勢必會帶來很大的性能消耗，這時會自動將鎖的範圍擴展到頻繁執行的外部，將反覆鎖合併爲一個鎖。
4、鎖升級
以上鎖在使用過程中，會自動進行升級，升級的順序：偏向鎖->自旋鎖→重量級鎖
對於鎖升級過程，可以參考以下流程
1、檢測Mark Word裏面是不是當前線程ID，若是，表示當前線程處於偏向鎖，並獲取到鎖
2、若不是，則嘗試使用CAS修改Mark Word置爲當前線程ID，若修改成功，則當前線程獲得偏向鎖，並置偏向位爲1
3、若修改失敗，則說明發生了競爭，撤銷偏向鎖，升級爲輕量級鎖
4、當前線程通過CAS修改Mark Word爲鎖記錄指針，如果成功，則獲取到鎖
5、若失敗，表示有其他線程在競爭鎖，當前線程便使用自旋鎖嘗試獲取鎖
6、若自旋成功，則依然處於輕量級鎖
7、若自旋失敗，則升級爲重量級鎖，線程開始阻塞
5、鎖的優缺點對比
| 鎖 | 優點 | 缺點 | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| 偏向鎖 | 加鎖和解鎖不需要額外的消耗，和執行非同步方法比，僅存在納秒級的差距 | 如果線程間存在鎖金正，會額外帶來鎖撤銷的消耗 | 適用只有一個線程訪問同步塊的的場景 |
| 輕量級鎖 | 競爭的線程不會阻塞，提高了程序的響應速度 | 若線程始終獲取不到鎖，自旋會白白浪費資源，消耗CPU | 追求響應時間，鎖佔用時間很短的情況 |
| 重量級鎖 | 線程競爭不使用自旋，不消耗CPU | 線程阻塞，響應時間變慢，掛起和喚醒比較消耗資源 | 追求吞吐量，鎖佔用時間較長 |