Java 中 synchronized 底层怎么实现偏向锁与轻量级锁-java教程-PHP中文网

java中synchronized的偏向锁和轻量级锁是jdk 1.6起为减少无/低竞争锁开销的优化，依托对象头mark word变化、纯用户态实现；偏向锁适用于单线程反复进入场景，首次cas设置线程id，后续直接比对id免cas；有竞争则撤销并升级为轻量级锁；轻量级锁通过栈中lock record和cas抢占，失败自旋后升级重量级锁；锁状态全存mark word，升级路径单向：无锁→偏向锁→轻量级锁→重量级锁。

java 中 synchronized 底层怎么实现偏向锁与轻量级锁

Java 中 synchronized 的偏向锁和轻量级锁是 JVM（JDK 1.6 起）为减少无竞争或低竞争场景下锁开销而做的优化，它们都依托于对象头（Mark Word）的结构变化，不依赖操作系统互斥量，全程在用户态完成。

偏向锁：单线程长期持有时的零成本进入

偏向锁适用于“一个同步块几乎总是被同一个线程反复进入”的场景，比如单例初始化、线程局部缓存访问等。

当第一次有线程进入 synchronized 块时，JVM 检查对象头是否处于无锁状态（Mark Word 标志位为 01，且偏向锁标志为 0），满足则通过 CAS 将其置为偏向锁状态（标志位 101），并写入当前线程 ID 和 epoch 时间戳
后续该线程再次进入同一同步块，只需比对对象头中的线程 ID 是否与自己一致，一致就直接执行，完全跳过 CAS 和锁获取逻辑
一旦有其他线程尝试获取该锁，就会触发偏向撤销：持有偏向锁的线程会暂停（安全点），JVM 将锁升级为轻量级锁，并将原偏向信息迁移至栈帧中的锁记录（Lock Record）
默认开启，可通过 -XX:-UseBiasedLocking 关闭；在应用启动几十秒后（默认延迟 4 秒），JVM 会批量撤销尚未被竞争的偏向锁，避免长期无效偏向

轻量级锁：多线程交替执行、无真实竞争时的快速抢占

轻量级锁用于多个线程可能访问同一同步块，但不会同时抵达的场景，比如方法调用链中短暂的临界区。

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线程在栈帧中创建一个 Lock Record（锁记录），初始化为对象头的原始 Mark Word 内容
通过 CAS 尝试将对象头的 Mark Word 替换为指向该 Lock Record 的指针；成功即获得锁，标志位设为 00
若 CAS 失败（说明已有其他线程抢先设置），当前线程会自旋若干次（默认 10 次，由 -XX:PreBlockSpin 控制），等待锁释放；若仍失败，则升级为重量级锁
释放锁时，线程用 CAS 将 Lock Record 中保存的原始 Mark Word 写回对象头；若失败（说明已升级），则执行重量级锁的唤醒逻辑