简单地介绍了对象的内存布局后,我们把话题返回到轻量级锁的执行过程上。在代码进入同步块的时候,如果此同步对象没有被锁定(锁标志位为 “01” 状态)虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名为锁记录(Lock Record)的空间,用于存储锁对象目前的 Mark Word 的拷贝(官方把这份拷贝加上了一个 Displaced 前缀,即 Displaced Mark Word),这时候线程堆栈与对象头的状态如图 13-3 所示。
然后,虚拟机将使用 CAS 操作尝试将对象的 Mark Word 更新为指向 Lock Record 的指针。如果这个更新动作成功了,那么这个线程就拥有了该对象的锁,并且对象 Mark Word 的锁标志位(Mark Word 的最后 2bit)将转变为 “00”,即表示此对象处于轻量级锁定状态,这时候线程堆栈与对象头的状态如图 13-4 所示。
简单地介绍了对象的内存布局后,我们把话题返回到轻量级锁的执行过程上。在代码进入同步块的时候,如果此同步对象没有被锁定(锁标志位为 “01” 状态)虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名为锁记录(Lock Record)的空间,用于存储锁对象目前的 Mark Word 的拷贝(官方把这份拷贝加上了一个 Displaced 前缀,即 Displaced Mark Word)。然后,虚拟机将使用 CAS 操作尝试将对象的 Mark Word 更新为指向 Lock Record 的指针。如果这个更新动作成功了,那么这个线程就拥有了该对象的锁,并且对象 Mark Word 的锁标志位(Mark Word 的最后 2bit)将转变为 “00”,即表示此对象处于轻量级锁定状态。
如果这个更新操作失败了,虚拟机首先会检查对象的 Mark Word 是否指向当前线程的栈帧,如果是的话只说明当前线程已经拥有了这个对象的锁,那就可以直接进入同步块继续执行,否则说明这个锁对象已经被其他线程线程抢占了。如果有两条以上的线程争用同一个锁,那轻量级锁就不再有效,要膨胀为重量级锁,所标志的状态变为“10”,Mark Word 中存储的就是指向重量级锁(互斥量)的指针,后面等待锁的线程也要进入阻塞状态。
如果读者读懂了前面轻量级锁中关于对象头 Mark Word 与线程之间的操作过程,那偏向锁的原理理解起来就会很简单。假设当前虚拟机启用了偏向锁(启用参数 -XX:+UseBiasedLocking,这是 JDK 1.6 的默认值),那么,当锁对象第一次被线程获取的时候,虚拟机将会把对象头中的标志位设为“01”,即偏向模式。同时使用 CAS 操作把获取到这个锁的线程 ID 记录在对象的 Mark Word 之中,如果 CAS 操作成功,持有偏向锁的线程以后每次进入这个锁相关的同步块时,虚拟机都可以不再进行如何同步操作(例如 Locking、Unlocking 及对 Mark Word 的 Update 等)。
假设当前虚拟机启用了偏向锁(启用参数 -XX:+UseBiasedLocking,这是 JDK 1.6 的默认值),那么,当锁对象第一次被线程获取的时候,虚拟机将会把对象头中的标志位设为“01”,即偏向模式。同时使用 CAS 操作把获取到这个锁的线程 ID 记录在对象的 Mark Word 之中,如果 CAS 操作成功,持有偏向锁的线程以后每次进入这个锁相关的同步块时,虚拟机都可以不再进行如何同步操作(例如 Locking、Unlocking 及对 Mark Word 的 Update 等)。
当有另外一个线程去尝试获取这个锁时,偏向模式就宣告结束。根据锁对象目前是否处于被锁定的状态,撤销偏向(Revoke Bias)后恢复到未锁定(标志位为“01”)或轻量级锁定(标志位为“00”)的状态,后续的同步操作就如上面介绍的轻量级锁那样执行。偏向锁、轻量级锁的状态转换及对象 Mark Word 的关系如图 13-5 所示。