JVM對Java的原生鎖做了哪些優化?

JVM對Java的原生鎖(即synchronized關鍵字)做了許多優化，其中包括：

1.偏向鎖(Biased Locking)

當一個線程獲取鎖后，JVM會將鎖的對象頭標記為偏向鎖。此時，該線程可以無需競爭地獲取該鎖。這種情況下，鎖的獲取和釋放不需要額外的開銷，因為偏向鎖會記錄線程ID，使得在該線程持有鎖期間，其他線程無法獲取該鎖。只有在其他線程嘗試獲取鎖時，才會升級為輕量級鎖。

2.輕量級鎖(Lightweight Locking)

當多個線程爭奪鎖時，JVM會將鎖標記為輕量級鎖。此時，JVM會在鎖對象的對象頭中記錄指向線程棧中鎖記錄的指針，以及用于保存原始對象的指針。這樣，當一個線程嘗試獲取該鎖時，JVM會將該線程的棧幀中的鎖記錄與鎖對象頭中的指針進行比較。如果相同，則表示該線程已經獲得了該鎖;否則，JVM會使用CAS操作嘗試將鎖對象頭中的指針指向當前線程的鎖記錄。如果CAS操作成功，表示當前線程成功獲得了鎖。否則，表示有其他線程爭奪該鎖，此時JVM會將鎖升級為重量級鎖。

3.重量級鎖(Heavyweight Locking)

當多個線程爭奪鎖時，如果無法獲得鎖，則會升級為重量級鎖。此時，JVM會使用操作系統的互斥量實現鎖。重量級鎖的開銷非常大，因為需要進行用戶態與內核態之間的上下文切換。

下面是一個簡單的代碼演示，展示了偏向鎖、輕量級鎖和重量級鎖的使用情況。

public class SynchronizedDemo {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedDemo demo = new SynchronizedDemo();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            demo.increment();
        }
        System.out.println(demo.count);
    }
}

在這個示例中，我們使用synchronized關鍵字來對increment()方法進行同步。由于該方法是實例方法，因此鎖對象是該實例對象。當多個線程同時訪問該方法時，JVM會根據鎖的狀態來選擇使用偏向鎖、輕量級鎖或重量級鎖。具體的選擇過程是由JVM內部的鎖升級算法來決定的，這里不再詳細展開。