什么是偏向锁?

偏向锁是HotSpot 虚拟机使用的一项优化技术，能够减少无竞争锁定时的开销。 偏向锁的目的是假定monitor 一直由某个特定线程持有，直到另一个线程尝试获取它，这样就可以避免获取monitor 时执行cas 的原子操作。 monitor 首次锁定时偏向该线程，这样就可以避免同一对象的后续同步操作步骤需要原子指令。 ### 为什么要有偏向锁呢？ 偏向锁主要用来优化同一线程多次申请同一个锁的竞争。可能大部分时间一个锁都是被一个线程持有和竞争。假如一个锁被线程 A 持有，后释放；接下来又被线程 A 持有、释放……如果使用 monitor，则每次都会发生用户态和内核态的切换，性能低下。 作用：当一个线程再次访问这个同步代码或方法时，该线程只需去对象头的 Mark Word 判断是否有偏向锁指向它的 ID，无需再进入 Monitor 去竞争对象了。当对象被当做同步锁并有一个线程抢到了锁时，锁标志位还是 01，“是否偏向锁”标志位设置为 1，并且记录抢到锁的线程 ID，表示进入偏向锁状态。 一旦出现其它线程竞争锁资源，偏向锁就会被撤销。撤销时机是在全局安全点，暂停持有该锁的线程，同时坚持该线程是否还在执行该方法。是则升级锁；不是则被其它线程抢占。 在高并发场景下，大量线程同时竞争同一个锁资源，偏向锁会被撤销，发生 stop the world后，开启偏向锁会带来更大的性能开销（这就是 Java 15 取消和禁用偏向锁的原因），可以通过添加 JVM 参数关闭偏向锁： ```java -XX:-UseBiasedLocking //关闭偏向锁（默认打开） ``` 或 ```java -XX:+UseHeavyMonitors //设置重量级锁 ``` ### 当时为什么要引入偏向锁？ 偏向锁是 HotSpot 虚拟机使用的一项优化技术，能够减少无竞争锁定时的开销。偏向锁的目的是假定 monitor 一直由某个特定线程持有，直到另一个线程尝试获取它，这样就可以避免获取 monitor 时执行 cas 的原子操作。monitor 首次锁定时偏向该线程，这样就可以避免同一对象的后续同步操作步骤需要原子指令。从历史上看，偏向锁使得 JVM 的性能得到了显著改善。 ### 现在为什么又要废弃偏向锁？ 但是过去看到的性能提升，在现在看来已经不那么明显了。受益于偏向锁的应用程序，往往是使用了早期 Java 集合 API的程序（JDK 1.1），这些 API（Hasttable 和 Vector） 每次访问时都进行同步。JDK 1.2 引入了针对单线程场景的非同步集合（HashMap 和 ArrayList），JDK 1.5 针对多线程场景推出了性能更高的并发数据结构。这意味着如果代码更新为使用较新的类，由于不必要同步而受益于偏向锁的应用程序，可能会看到很大的性能提高。此外，围绕线程池队列和工作线程构建的应用程序，性能通常在禁用偏向锁的情况下变得更好。 偏向锁为同步系统引入了许多复杂的代码，并且对 HotSpot 的其他组件产生了影响。这种复杂性已经成为理解代码的障碍，也阻碍了对同步系统进行重构。因此，我们希望禁用、废弃并最终删除偏向锁。 ### 思考 现在很多面试题都是讲述 CMS、G1 这些垃圾回收的原理，但是实际上官方在 Java 11 就已经推出了 ZGC，号称 GC 方向的未来。对于锁的原理，其实 Java 8 的知识也需要更新了，毕竟技术一直在迭代，还是要不断更新自己的知识……学无止境…… 话说回来偏向锁产生的原因，很大程度上是 Java 一直在兼容以前的程序，即使到了 Java 15，以前的 Hasttable 和 Vector 这种老古董性能差的类库也不会删除。这样做的好处很明显，但是坏处也很明显，Java 要一直兼容这些代码，甚至影响 JVM 的实现。