java偏向锁，轻量级锁与重量级锁为什么会相互膨胀?

Question

正在看《深入理解java虚拟机》 对于锁膨胀不是很明白。
首先偏向锁，我理解偏向锁和轻量级锁之间区别是在获取锁的过程中，是否有CAS操作。但是为什么偏向锁不能直接替代轻量级锁，什么场景是轻量级锁能够解决但是偏向锁无法解决的呢？

第二个 书上402页上面说“如果有两条以上的线程竞争用同一个锁，轻量级锁就不再有效，要膨胀为重量级锁”，我的理解上不需要大于两个线程，等于两个线程的竞争情况下，也需要膨胀对吗？

Answer 1

为什么需要这么多锁？因为不同的锁占用的资源不同，一切都是为了使用更少的资源，并且程序执行更快。

第一个问题。
偏向锁： Hotspot的作者经过以往的研究发现大多数情况下锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得，为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。适用于一个线程访问同步代码块的场景。

轻量级锁： 用于竞争不是很激烈或同步代码块执行很快的场景，它不会阻塞，而是自旋。（自旋几次还没获取到锁升级为重量级锁）

第二个问题，轻量级锁自旋几次后还没得到锁（自旋可以理解为循环），不管几个线程都会膨胀。

以上为个人理解，可参考Infoq的这篇文章。

Answer 2

偏向锁适用的是完全没有出现竞争时的情况，使用偏向锁时，线程只有在获取锁的时候有cas操作，而释放锁的时候不会有，一旦出现锁竞争，就会膨胀为轻量级锁。
轻量级锁适用的是出现了锁竞争，但锁被占有的时间非常短的情况。使用轻量级锁时，线程在获取锁和释放锁的时候都要cas操作，所以性能消耗要大于偏向锁，当锁被占用时间过长的时候，轻量级锁就会膨胀为重量级锁。

所以当没有出现线程竞争的时候，相对于偏向锁，轻量级锁多出来的cas操作将会产生更多的性能消耗