偏向锁

0、从偏向锁到重量锁

在java同步代码快中，synchronized的使用方式无非有两个 :   

1）通过对一个对象进行加锁来实现同步

synchronized(lockObject){
     //代码
 }

 2）对一个方法进行synchronized声明，进而对一个方法进行加锁来实现同步。

public synchornized void test(){
     //代码
 }

 无论是对一个对象进行加锁还是对一个方法进行加锁，实际上，都是对对象进行加锁

1、先了解一下对象在JVM内存中的布局，如下图

img

    Mark Word：包含一系列的标记位，比如轻量级锁的标记位，偏向锁标记位等等。在32位系统占4字节，在64位系统中占8字节；

     Class Pointer：用来指向对象对应的Class对象（其对应的元数据对象）的内存地址。在32位系统占4字节，在64位系统中占8字节；

     Length：如果是数组对象，还有一个保存数组长度的空间，占4个字节；

     对齐填充：Java对象占用空间是8字节对齐的，即所有Java对象占用bytes数必须是8的倍数。

    从上图我们可以看出，对象中关于锁的信息是存在Markword里的。

2、锁的创建

// 随便创建一个对象
LockObject lockObject = new LockObject();
 synchronized(lockObject){
     //代码
 }

1）当我们创建一个对象LockObject时，该对象的部分Markword关键数据如下。

1571144064662

     从图中可以看出，偏向锁的标志位是“01”，状态是“0”，表示该对象还没有被加上偏向锁。（“1”是表示被加上偏向锁）。

     该对象被创建出来的那一刻，就有了偏向锁的标志位，这也说明了所有对象都是可偏向的，但所有对象的状态都为“0”，也同时说明所有被创建的对象的偏向锁并没有生效。

2）不过，当线程执行到临界区（critical section）时，此时会利用CAS(Compare and Swap)操作，将线程ID插入到Markword中，同时修改偏向锁的标志位。

      此时的Mark word的结构信息如下：

1571144092579

      此时偏向锁的状态为“1”，说明对象的偏向锁生效了，同时也可以看到，哪个线程获得了该对象的锁。   

3）这个锁会偏向于第一个获得它的线程，在接下来的执行过程中，假如该锁没有被其他线程所获取，没有其他线程来竞争该锁，那么持有偏向锁的线程将永远不需要进行同步操作。

4）在此线程之后的执行过程中，如果再次进入或者退出同一段同步块代码，并不再需要去进行加锁或者解锁操作，而是会做以下的步骤：

     a、Load-and-test，也就是简单判断一下当前线程id是否与Markword当中的线程id是否一致.
     b、如果一致，则说明此线程已经成功获得了锁，继续执行下面的代码.
     c、如果不一致，则要检查一下对象是否还是可偏向，即“是否偏向锁”标志位的值。
     d、如果还未偏向，则利用CAS操作来竞争锁，也即是第一次获取锁时的操作。

5）如果此对象已经偏向了，并且不是偏向自己，则说明存在了竞争。此时可能就要根据另外线程的情况，可能是重新偏向，也有可能是做偏向撤销，但大部分情况下就是升级成轻量级锁了。可以看出，偏向锁是针对于一个线程而言的，线程获得锁之后就不会再有解锁等操作了，这样可以省略很多开销。假如有两个线程来竞争该锁话，那么偏向锁就失效了，进而升级成轻量级锁了。

6）为什么要这样做呢？因为经验表明，其实大部分情况下，都会是同一个线程进入同一块同步代码块的。这也是为什么会有偏向锁出现的原因。在Jdk1.6之后，偏向锁的开关是默认开启的，适用于只有一个线程访问同步块的场景