锁的膨胀升级-创新互联

目录

一、锁的状态

二、偏向锁

三、轻量级锁

四、自旋锁

锁的状态总共有四种，无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。随着锁的竞争，锁可以从偏向锁升级到轻量级锁，再升级到重量级锁，但是锁的升级是单向的，只能从低级升级到高级，不会出现锁降级。从Jdk1.6中默认是开启偏向锁和轻量级锁的，可以通过-XX:-UseBiasedLocking来禁用偏向锁。

偏向锁是Java1.6之后加入的新锁，它是一种针对加锁操作的优化手段，经过研究发现，在大多数情况下，锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得，因此为了减少同一线程获取锁的代价而引入偏向锁。偏向锁的核心思想是，如果一个线程获得了锁，那么锁就进入偏向模式，此时Mark Word的结构也变为偏向锁结构，当这个线程再次请求时，无需再做任何同步操作，即获取所得过程，这样就省去了大量有关锁申请的操作，从而也就提高了程序的性能。

①：对于没有锁竞争的场合，偏向锁有很好的优化效果，毕竟极有可能连续多次时同一个线程申请相同的锁；

②：对于锁竞争比较激烈的场合，偏向锁就失效了，因为这样场合下极有可能每次申请锁的线程都是不同的，因此这种场合下不应该使用偏向锁。

如果偏向锁失败，虚拟机不会立即升级为重量级锁，它还会尝试使用一种称为轻量级锁的优化手段（1.6之后加入的），此时Mark Word的结构也变为轻量级锁的结构。轻量级锁能够提升程序性能的依据是，对绝大部分锁，在整个同步周期内都不存在竞争(这是经验数据)。轻量级锁所适应的场景是线程交替执行同步块的场合，如果存在同一时间访问同一锁的场合，就会导致轻量级锁膨胀为重量级锁。

轻量级锁失败后，虚拟机为了避免线程真实地操作系统层面挂起，还会进行一项称为自旋锁的优化手段。这是基于在大多数情况下，线程持有锁的时间都不会太长，如果直接挂起操作系统层面的线程可能会得不偿失，毕竟操作系统实现线程之间的切换需要从用户态转换到核心态，这个状态之间的切换是需要相对较长的时间的，时间成本相对较高，因此自旋锁会假设在不久将来，当前的线程可以获取锁，因此虚拟机会让当前想要获取锁的线程做几个空循环(这也是称为自旋的原因)，一般不会太久，可能是50个循环或100个循环，在经过若干次循环后，如果得到锁，就顺利进入临界区。如果还不能获得锁，那就会将线程在操作系统层面挂起，这就是自旋锁的优化，这种方式确实可以提升效率。最后没办法也就只能升级为重量级锁了。

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