Java中Lightweight Lock升级为Heavyweight Lock时是否会触发Stop The World？

结论 #

轻量级锁升级为重量级锁的过程不会触发 Stop The World (STW)，这一点和偏向锁升级到轻量级锁的逻辑有本质区别。

底层原因说明 #

• 首先明确两种锁升级的前提差异
  偏向锁的设计前提是「锁几乎不会出现多线程竞争，只会被固定线程持有」，因此对象头的Mark Word会直接记录持有偏向锁的线程ID。当第二个线程尝试竞争锁时，JVM需要先校验原持有偏向锁的线程是否还存活、是否还在持有该锁，为了避免校验过程中线程状态发生变化，必须触发STW完成偏向锁撤销，之后才能升级为轻量级锁。
• 轻量级锁本身就是为多线程交替竞争场景设计的
  轻量级锁加锁时，尝试拿锁的线程会先在自身栈帧中创建名为Lock Record的结构，再通过CAS操作尝试把对象头的Mark Word替换为指向自己栈帧中Lock Record的指针，CAS成功就算拿到轻量级锁。
  当多个线程同时竞争轻量级锁、多次CAS拿锁失败时，JVM就会启动升级到重量级锁的逻辑，整个过程不需要STW：

  升级的核心操作是先在堆中创建重量级锁的实现结构ObjectMonitor，再通过CAS尝试把对象头的Mark Word替换为指向这个ObjectMonitor的指针，只要CAS成功，锁的状态就切换为重量级锁，后续所有竞争锁的线程都会直接走重量级锁的阻塞、唤醒逻辑，全程不需要暂停其他用户线程。

• 额外澄清一个容易混淆的点
  升级到重量级锁之后，竞争失败的线程会被操作系统内核态阻塞，这是操作系统层面的线程调度行为，不是JVM发起的STW，不会影响其他没有竞争当前锁的线程正常运行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者YuChan