Java 中偏向锁在多线程竞争时的撤销机制如何运作
偏向锁在多线程竞争时被被动撤销,竞争线程进入synchronized块即触发,但需等待安全点。JVM检查持有线程栈帧,若已退出同步块则恢复无锁,否则升级轻量级锁。同一类对象撤销达40次将批量禁用偏向锁,调用hashCode()、wait()等也会强制撤销。
偏向锁在多线程竞争时,并不会像我们想象的那样“自动释放”或者“主动退出”。实际上,它是被被动撤销的——这个过程不由持有锁的线程自己发起,而是当另一个线程想要获取锁时,JVM检测到竞争后,立刻“踩一脚刹车”,强制启动清理操作。

撤销发生的准确时机
这里有个关键点:只要另一个线程进入 synchronized 块,并发现对象头中记录的偏向线程 ID 跟自己对不上,撤销就已经触发了。注意,不需要这个竞争线程真的成功拿到锁——哪怕它CAS操作失败了,撤销也一样会进行。
不过,撤销并不会立即执行。JVM必须等到所有线程都运行到一个安全点(safepoint),才能开始做这个清理工作。更有意思的是,就算持有偏向锁的线程早就退出了同步块,JVM也得在安全点把它挂起来,检查完它的栈帧,再完成撤销。也就是说,哪怕没人在用,该走的流程一步都不会少。
撤销过程的关键步骤
听起来复杂,但撤销本质上是一次带状态迁移的原子操作,具体分为几步:
- 首先,通过对象头里的线程 ID,找到那个持有偏向锁的线程;
- 然后,遍历它的线程栈帧,确认它到底还在不在执行原来的同步块里;
- 接着,根据检查结果走两条路:如果持有线程已经退出了同步块,就把对象头恢复成无锁状态(标志位
01);如果它还在里面,那就升级成轻量级锁(标志位00,同时写入指向栈中锁记录的指针); - 对象头更新完成后,后面再有人来加锁,就直接走轻量级锁的逻辑了——CAS加自旋。
批量撤销与阈值控制
单次撤销的开销其实不大,但万一遇到高频竞争,频繁触发安全点停顿就麻烦了。为此,JVM设计了一套批量机制:
- 当同一类对象的偏向锁被撤销达到40次(默认值
BiasedLockingBulkRevokeThreshold=40),JVM会直接禁用该类所有新实例的偏向锁; - 同时,已经存在的偏向对象会被批量撤销,之后新创建的对象,默认就是无锁或轻量级锁状态;
- 这个机制是不可逆的——除非重启JVM,或者通过类卸载配合显式重置类元数据(比如用
-XX:BiasedLockingStartupDelay=0),否则回不来。
哪些操作会强制触发撤销
除了线程竞争,还有几种行为也会导致偏向锁直接失效:
- 调用对象的
hashCode()——这会直接覆盖 Mark Word 里的线程 ID 字段; - 调用
wait()或notify()——这类操作必须升级为重量级锁,连带撤销偏向状态; - 显式关闭偏向锁,比如加上
-XX:-UseBiasedLocking(JDK 15 之后默认就是关闭的)。
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