偏向锁，轻量级锁，重量级锁

偏向锁，轻量级锁，重量级锁

标签（空格分隔）： java 并发 锁

偏向锁

偏向锁，顾名思义，它会偏向于第一个访问锁的线程，如果在接下来的运行过程中，该锁没有被其他的线程访问，则持有偏向锁的线程将永远不需要触发同步。

如果在运行过程中，遇到了其他线程抢占锁，则持有偏向锁的线程会被挂起，JVM会尝试消除它身上的偏向锁，将锁恢复到标准的轻量级锁。(偏向锁只能在单线程下起作用)，其流程如图所示


下面的表显示了Markword的状态，

锁状态	25bits + 4bits + 1bit	tag bits
轻量级锁	指向栈中锁记录的指针	00
重量级锁	指向互斥量（重量级锁）的指针	10
GC标记	空	11
偏向锁	线程ID＋Epoch+age+1	01

轻量级锁

轻量级锁（Lightweight Locking）本意是在没有多线程竞争的前提下，减少传统的重量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消耗，是为了减少多线程进入互斥的几率，并不是要替代互斥。

它利用了CPU原语Compare-And-Swap(CAS，汇编指令CMPXCHG)，尝试在进入互斥前，进行补救。通过上表我们可以知道00标记为轻量级锁，其流程如图所示


虚拟机使用CAS操作尝试将对象的MarkWord更新为指向LockRecord的指针，如果这个更新成功了，那么这个线程就拥有该对象的锁，并且对象的所标识为便成为00，表示处于轻量级锁定状态。如下图所示


如果更新失败，并且锁对象被其它线程抢占了，则如果有连个以上的线程争用同一个锁，那么轻量级锁不再有效，要膨胀为重量级锁。

解锁过程也是通过CAS操作进行的，如果对象的markword仍然指向线程的所记录，那么就用CAS操作把对象当前的Markword和线程中复制的displaced markword替换回来，如果成功，则整个同步过程完成了， 失败则说明其他线程尝试获取该所，那就要在释放锁的同时，唤醒被挂起的线程。

三种锁的对比

锁	优点	缺点	使用场景
偏向锁	加锁和解锁不需要额外的消耗，和执行非同步方法相比仅存在纳秒级的差距	如果线程间存在锁竞争，会带来额外的锁撤销的消耗	适用于只有一个线程访问同步块场景
轻量级锁	竞争的线程不会阻塞，提高了程序的响应速度	如果始终得不到锁竞争的线程，使用自旋会消耗CPU	追求响应时间同步块执行速度非常快
重量级锁	线程竞争不使用自旋，不会消耗CPU	线程阻塞，响应时间缓慢	追求吞吐量，同步块执行速度较快