轻量锁锁定为什么要重复检查mark word

轻量级锁（Lightweight Locking）的目的是为了在线程竞争不激烈的情况下减少传统锁的开销。在尝试获取轻量级锁时，需要重复检查mark word，主要原因有防止竞争状态发生、确保对象状态未改变、助于锁的升级和降级。其中，防止竞争状态发生尤为重要，因为在多线程环境中，多个线程可能几乎同时尝试锁定同一个对象，通过检查mark word确保在某个时刻只有一个线程能成功地将对象头的mark word替换为指向锁记录（Lock Record）的指针，从而成功获得锁。

一、轻量锁的工作原理

轻量级锁的工作机制非常巧妙。在一个线程尝试获取锁时，如果没有竞争，它会将对象头的mark word拷贝到自己的锁记录（Lock Record）中，然后把对象头更新为指向锁记录的指针。如果其他线程此时尝试获取同一个锁，会发现对象头已经不是无锁状态，此时轻量级锁会膨胀成重量级锁。

二、重复检查mark word的意义

确保线程安全： 重复检查mark word是为了确保在当前线程对该对象加锁的整个过程中，该对象的头信息没有被其他线程更改，保障了线程之间对对象访问的互斥性。

助于锁优化： 通过重复检查，可以有效地实现锁的状态转换，比如从无锁状态到偏向锁状态，再到轻量级锁状态，最后可能升级到重量级锁，这一系列状态的转换都需要不断检查mark word来保证正确进行。

三、轻量级锁的获取过程

轻量级锁的获取涉及到CAS（Compare-And-Swap）操作，当一个线程尝试通过CAS将对象头的mark word替换为指向自己锁记录的指针时，如果成功，则该线程持有该锁；如果失败，则表示已有其他线程竞争该锁，此时需要进行额外的检查与处理。

四、轻量级锁的膨胀过程

一旦发生竞争，轻量级锁就无法满足需求，必须膨胀成重量级锁。在这个过程中，需要重复检查mark word以确保在锁膨胀的过程中对象头信息的一致性和正确性，这是多个线程同时进行锁竞争时保持互斥性的关键一环。

五、Java中锁的优化

Java虚拟机为了优化锁的性能，采用了轻量级锁及其它锁优化技术如偏向锁，以及锁消除等技术。轻量级锁的引入大大减少了锁操作的开销，但在高竞争的环境下，轻量级锁会递归退化为重量级锁，这一点在锁优化中是需要特别注意的。

六、轻量级锁的限制与适用场景

虽然轻量级锁可以减少同步开销，但它适用的场景有限，例如只有在竞争不激烈的情况下性能才优于重量级锁。在实际应用中，开发者需要根据具体情况去判断是否应该使用轻量级锁还是其他类型的锁。

总而言之，重复检查mark word是轻量级锁实现线程安全的重要机制，确保了在多线程环境下，对对象头的访问和更新的正确性，从而使得锁的状态能正确转换，并且在竞争条件下能够有效地升级为重量级锁。.Uint8List

相关问答FAQs：

为什么轻量锁锁定过程中需要重复检查mark word？

• 什么是轻量锁的mark word？
  在Java的对象头中，存在一个用于存储锁信息的字段，也称为mark word。对于轻量级锁而言，mark word用于存储指向锁记录的指针，以记录该对象的锁状态。

• 为什么需要轻量锁？
  轻量级锁是为了解决在多线程环境下锁竞争导致性能下降的问题。使用传统的重量级锁，在多线程竞争激烈的场景下，会频繁地进行锁膨胀和释放，造成性能损耗。而轻量级锁的出现，能够减少锁膨胀的次数，从而提高并发性能。

• 为什么要重复检查mark word？
  在轻量级锁锁定的过程中，首先会尝试使用CAS（Compare and Swap）操作将对象的mark word更新为指向锁记录的指针。如果CAS操作成功，则表示当前线程成功获取了锁。但如果CAS操作失败了，说明可能有其他线程在竞争锁，这时当前线程会进入自旋状态，不断尝试重新获得锁。

而在每次循环的过程中，当前线程都会先检查对象的mark word是否发生了变化。如果mark word变化了，意味着其他线程可能已经获取了锁或者锁已经升级为重量级锁，当前线程需要中断自旋，转而采用其他方式来竞争锁。

因此，重复检查mark word是为了确保当前线程能够得知锁的最新状态，避免出现竞争错误或无效的自旋，提高锁的获取效率。

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