Java偏向鎖實現原理(Biased Locking)

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閱讀本文的讀者，需要對Java輕量級鎖有一定的瞭解，知道lock record, mark word之類的名詞。可以參考我的一篇博文：Java輕量級鎖原理詳解（Lightweight Locking）

Java偏向鎖(Biased Locking)是Java6引入的一項多線程最佳化。它通過消除資源無競爭情況下的同步原語，進一步提高了程式的運行效能。

輕量級鎖也是一種多線程最佳化，它與偏向鎖的區別在於，輕量級鎖是通過CAS來避免進入開銷較大的互斥操作，而偏向鎖是在無競爭情境下完全消除同步，連CAS也不執行（CAS本身仍舊是一種作業系統同步原語，始終要在JVM與OS之間來回，有一定的開銷）。

所謂的無競爭情境，舉個例子，就是單線程訪問帶同步的資源或方法。

 

偏向鎖實現原理

偏向鎖，顧名思義，它會偏向於第一個訪問鎖的線程，如果在接下來的運行過程中，該鎖沒有被其他的線程訪問，則持有偏向鎖的線程將永遠不需要觸發同步。
如果在運行過程中，遇到了其他線程搶佔鎖，則持有偏向鎖的線程會被掛起，JVM會嘗試消除它身上的偏向鎖，將鎖恢複到標準的輕量級鎖。(偏向鎖只能在單線程下起作用)

通過可以更直觀的理解偏向鎖：

這張圖，省略了輕量級鎖相關的幾處步驟，將關注點更多地聚焦在偏向鎖的狀態變化上。
偏向模式和非偏向模式，在下面的mark word表中，主要體現在thread ID欄位是否為空白。

掛起持有偏向鎖的線程，這步操作類似GC的pause，但不同之處是，它只掛起持有偏向鎖的線程（非當前線程）。

在搶佔模式的橙色地區說明中有提到，指向當前堆棧中最近的一個lock record（在輕量級鎖原理一文有講到，lock record是進入鎖前會在stack上建立的一份記憶體空間）。
這裡提到的最近的一個lock record，其實就是當前鎖所在的stack frame上分配的lock record。
整個步驟是從偏向鎖恢複到輕量級鎖的過程。

偏向鎖也會帶來額外開銷

在JDK6中，偏向鎖是預設啟用的。它提高了單線程訪問同步資源的效能。
但試想一下，如果你的同步資源或代碼一直都是多線程訪問的，那麼消除偏向鎖這一步驟對你來說就是多餘的。事實上，消除偏向鎖的開銷還是蠻大的。

所以在你非常熟悉自己的代碼前提下，大可禁用偏向鎖 -XX:-UseBiasedLocking 。

Java偏向鎖實現原理(Biased Locking)