高 困难
偏向锁-轻量级锁-重量级锁#
一句话答案#
锁升级路径：无锁→偏向锁（Mark Word 记录线程 ID）→轻量级锁（CAS 竞争）→重量级锁（Monitor 阻塞），不可降级。
核心要点
锁升级过程：
无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁
(单线程) (短时竞争) (激烈竞争)| 锁状态 | 适用场景 | 实现方式 | 开销 |
|---|---|---|---|
| 偏向锁 | 只有一个线程访问 | Mark Word 记录线程 ID，后续无需 CAS | 几乎无 |
| 轻量级锁 | 多线程交替执行 | CAS 替换 Mark Word 为栈中 Lock Record | CAS 开销 |
| 重量级锁 | 多线程同时竞争 | Monitor（mutex），未获锁线程阻塞 | 线程阻塞/唤醒 |
升级触发条件：
- 偏向→轻量级：第二个线程尝试获取锁时
- 轻量级→重量级：CAS 自旋超过阈值（默认10次/自适应）
关键细节：
- JDK15 默认关闭偏向锁（
-XX:-UseBiasedLocking） - 锁只能升级不能降级（GC 时特殊情况除外）
- 偏向锁撤销需要等安全点（STW）
面试回答（2分钟版）
synchronized 的锁有一个从低到高的升级过程：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁，只能升级不能降级。偏向锁适用于始终只有一个线程访问同步块的场景，JVM 在对象头的 Mark Word 中记录线程 ID，后续该线程再进入时直接比对 ID 即可，几乎没有同步开销。当第二个线程尝试获取锁时，偏向锁撤销升级为轻量级锁，此时线程通过 CAS 将 Mark Word 替换为指向栈中 Lock Record 的指针来竞争锁，没拿到的线程自旋等待。如果自旋超过阈值（默认 10 次或自适应调整）仍未获取锁，就膨胀为重量级锁，底层使用操作系统的 mutex，未获锁的线程直接阻塞挂起，需要内核态切换，开销最大。值得注意的是 JDK 15 默认关闭了偏向锁，因为偏向锁撤销需要等待安全点会触发 STW，在现代多线程应用中弊大于利。理解锁升级机制有助于在编码时合理控制锁的粒度和竞争程度。
追问与易错
追问方向：
- “偏向锁撤销的代价？”→ 需要等待全局安全点（STW），暂停持有偏向锁的线程来撤销，在多线程竞争频繁时安全点开销显著
- “JDK15 为什么关闭偏向锁？”→ 现代应用多线程竞争普遍，偏向锁撤销的 STW 开销大于收益；偏向锁维护代码复杂增加了 JVM 维护成本，收益不再明显
- “Mark Word 在不同锁状态存什么？”→ 无锁存 hashcode+age+锁标志 01；偏向锁存线程 ID+epoch+age+标志 01；轻量级锁存指向栈中 Lock Record 的指针+标志 00；重量级锁存指向 Monitor 的指针+标志 10
易错点：
- ❌ 锁能降级——正常情况只升不降
- ❌ 偏向锁就是不加锁——有 CAS 设置线程 ID 的开销