前置知识：

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储可分为三块区域：

  1. 对象头：有MarkWord和Klass Word组成
  2. 实例数据：里面主要是成员变量
  3. 对齐填充：不是8的整数倍，则填充

CAS:
Compare and Swap是Java中的一种重要的并发控制机制，属于乐观锁范畴（自旋锁重试机制，就算别的线程修改了，可以重新来一遍）。CAS操作包含三个操作数：内存位置（V）、预期原值（A）和新值（B）。其基本原理是，先读取内存中的值，然后比较该值是否等于期望值，如果相等则将内存中的值更新为新值，否则不做任何操作。这个比较和更新的操作是原子性的，因此可以在多线程环境下保证数据的一致性和完整性。底层一般为native类型，由C++或C实现。

正文如下：
java中sychronized关键字（悲观锁）有3种锁类型

  • 轻量级锁：对应不同线程交替执行持有锁，线程加锁的时间段不同，也就是说没有竞争，轻量级锁修改了对象头的锁标志，相对重量级锁性能提升了很多，每次都是CAS操作，保证了原子性。每个线程的栈帧都会包含一个Lock Record的结构，内部可以存储锁定对象的Mark Word，让Lock Record中的Object reference指向锁对象，并尝试用CAS操作来将该对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针。这样，当对象被轻量级锁定时，其Mark Word实际上指向的是Lock Record。简而言之，Lock Record是Java轻量级锁机制中的一个组成部分，用于在锁定对象时记录相关信息，从而实现线程安全的并发控制。
  • 偏向锁：对应一段很长时间内只被一个线程使用锁，在第一次获取锁时，会有一个CAS操作，之后线程再获取锁，只需判断mark word是否是自己的线程id即可，而不是执行开销较大的CAS命令。
  • 重量级锁：适用于多个线程竞争比较激烈的情况，底层用Monitor实现，里面涉及到用户态和内核态的切换，进程的上下文切换，实现成本较高，性能比较低。

需要注意的是，这些锁状态并不是直接暴露给Java程序员的，而是JVM内部根据线程竞争情况和优化策略自动调整的。一般Java程序员通常只需关注synchronized关键字的使用。