Java中，什么是偏向锁和轻量级锁？

柔光的暖阳◎ 2024-03-16 16:21 25阅读 0赞

**目录**

一、什么是偏向锁

二、什么是轻量级锁

三、偏向锁和轻量级锁的区别

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## 一、什么是偏向锁 ##

Java中的偏向锁是一种优化手段，用于减少没有竞争情况下的同步操作的开销。它的思想是在没有竞争情况下，将对象的标记设置为偏向，并将线程ID记录在对象头中。当有另一个线程访问该对象时，JVM会先检查对象头中记录的线程ID是否与当前线程相同，如果相同，则无需进行同步操作，直接执行即可。只有在出现竞争情况时，才会撤销偏向锁。

下面是一个简单的代码样例来说明偏向锁的使用：

public class BiasedLockDemo {
        static int counter = 0;
    
        public synchronized void increment() {
            counter++;
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            BiasedLockDemo obj = new BiasedLockDemo();
            // 预热
            for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
                obj.increment();
            }
            long start = System.currentTimeMillis();
            // 竞争同一个偏向锁
            synchronized (obj) {
                for (long i = 0; i < 1000000000L; i++) {
                    obj.increment();
                }
            }
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("time: " + (end - start) + ", counter: " + counter);
        }
    }

在这个例子中，我们创建了一个 `BiasedLockDemo` 类，其中有一个 `increment()` 方法用于对 `counter` 自增操作。在 `main()` 方法中，我们首先对 `obj` 进行了一些预热操作，然后使用 `synchronized` 关键字竞争同一个偏向锁来进行自增操作。最后打印出时间和计数器的值。

在运行该示例时，由于只有一个线程对 `counter` 进行了自增操作，所以JVM会将对象标记为偏向状态，并记录线程ID。因此，在进行实际的自增操作时，JVM会直接执行，无需进行同步操作，从而提高了程序的性能。

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## 二、什么是轻量级锁 ##

Java中的轻量级锁是一种基于CAS操作 (Compare and Swap) 的自旋锁技术，它适用于多线程环境下对共享资源的访问控制。当一个线程尝试获取轻量级锁时，它会使用CAS操作将对象头部的Mark Word标记为“锁定”状态，并将指向当前线程栈帧的指针保存在Mark Word中，如果这个操作成功了，就代表该线程成功获取到了锁。如果锁已经被别的线程占用，则当前线程会进行自旋操作，不断尝试获取锁，直到获得锁或者自旋次数达到某个阈值。

以下是一个简单的Java代码示例，演示了如何使用synchronized关键字来使用轻量级锁：

public class Counter {
        private int count = 0;
    
        public synchronized void increment() { // 使用synchronized关键字
            count++;
        }
    
        public int getCount() {
            return count;
        }
    }

在上面的示例中，increment()方法使用了synchronized关键字，这会使锁机制自动采用轻量级锁。另外，需要注意的是，在Java 6之前的版本中，轻量级锁仅在Server VM模式下可用，如果使用的是Client模式，则依然会采用传统的重量级锁。

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## 三、偏向锁和轻量级锁的区别 ##

在Java中，偏向锁和轻量级锁都是为了提高多线程程序的性能而设计的。它们的区别在于锁的竞争情况不同。

偏向锁是指当一个线程获取了对象的锁之后，在接下来的一段时间内，该对象的锁会偏向于该线程，即其他线程在获取该对象锁时将不再进行竞争，直接进入可偏向状态，从而避免了不必要的锁竞争，提高了程序的性能。

轻量级锁则是指当一个线程尝试获取对象的锁时，如果该对象当前没有被锁定，则该线程会尝试使用CAS（Compare And Swap）操作来获取锁，如果成功就获得锁，如果失败就说明有其他线程竞争了锁，此时该线程就会进入自旋状态等待锁的释放或者升级为重量级锁。

因此，偏向锁适用于对锁的持有时间较短的场景，而轻量级锁适用于对锁的持有时间较长的场景。

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