详解Java锁机制：看完你就明白的锁系列之锁的状态

无锁的特点就是在循环内进行修改操作，线程会不断的尝试修改共享资源，直到能够成功修改资源并退出，在此过程中没有出现冲突的发生，这很像我们在之前文章中介绍的 CAS 实现，CAS 的原理和应用就是无锁的实现。无锁无法全面代替有锁，但无锁在某些场合下的性能是非常高的。

偏向锁

Hotspot 的作者经过研究发现，大多数情况下，锁不仅不存在多线程竞争，还存在锁由同一线程多次获得的情况，偏向锁就是在这种情况下出现的，它的出现是为了解决只有在一个线程执行同步时提高性能。

可以从对象头的分配中看到，偏向锁要比无锁多了线程ID 和 epoch，当一个线程访问同步代码块并获取锁时，会在对象头和栈帧的记录中存储线程的ID，等到下一次线程在进入和退出同步代码块时就不需要进行 CAS 操作进行加锁和解锁，只需要简单判断一下对象头的 Mark Word 中是否存储着指向当前线程的线程ID，判断的标志当然是根据锁的标志位来判断的。

偏向锁的获取过程

1. 访问 Mark Word 中偏向锁的标志是否设置成 1，锁的标志位是否是 01 --- 确认为可偏向状态。
2. 如果确认为可偏向状态，判断当前线程id 和 对象头中存储的线程 ID 是否一致，如果一致的话，则执行步骤5，如果不一致，进入步骤3
3. 如果当前线程ID 与对象头中存储的线程ID 不一致的话，则通过 CAS 操作来竞争获取锁。如果竞争成功，则将 Mark Word 中的线程ID 修改为当前线程ID，然后执行步骤5，如果不一致，则执行步骤4
4. 如果 CAS 获取偏向锁失败，则表示有竞争(CAS 获取偏向锁失败则表明至少有其他线程曾经获取过偏向锁，因为线程不会主动释放偏向锁)。当到达全局安全点(SafePoint)时，会首先暂停拥有偏向锁的线程，然后检查持有偏向锁的线程是否存活(因为可能持有偏向锁的线程已经执行完毕，但是该线程并不会主动去释放偏向锁)，如果线程不处于活动状态，则将对象头置为无锁状态(标志位为01)，然后重新偏向新的线程;如果线程仍然活着，撤销偏向锁后升级到轻量级锁的状态(标志位为00)，此时轻量级锁由原持有偏向锁的线程持有，继续执行其同步代码，而正在竞争的线程会进入自旋等待获得该轻量级锁。
5. 执行同步代码

偏向锁的释放过程

偏向锁的释放过程可以参考上述的步骤4 ，偏向锁在遇到其他线程竞争锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁，线程不会主动释放偏向锁。偏向锁的撤销，需要等待全局安全点(在这个时间点上没有字节码正在执行)，它会首先暂停拥有偏向锁的线程，判断锁是否处于被锁定状态，撤销偏向锁后恢复到未锁定(标志位为01)或轻量级锁(标志位为00)的状态。

关闭偏向锁

偏向锁在Java 6 和Java 7 里是默认启用的。由于偏向锁是为了在只有一个线程执行同步块时提高性能，如果你确定应用程序里所有的锁通常情况下处于竞争状态，可以通过JVM参数关闭偏向锁：-XX:-UseBiasedLocking=false，那么程序默认会进入轻量级锁状态。

关于 epoch

真正理解 epoch 的概念比较复杂，这里简单理解，就是 epoch 的值可以作为一种检测偏向锁有效性的时间戳

轻量级锁

轻量级锁是指当前锁是偏向锁的时候，被另外的线程所访问，那么偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，从而提高性能。

加锁过程

（编辑：萍乡站长网）

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