Zz Java对象头部的一些信息和Biased锁

原文网址： http://ganzhi.blogspot.com/2008/02/javabiased.html#!/2008/02/javabiased.html

Java对象有一个两个Word的头部。其中，第一个word被称为mark word，用来包含和垃圾收集、hash码的一些信息。第二个word用来指向对象的类。

第一个word的解释比较复杂，它包含两个bit用于指明mark word的用途。

1. 00: 表明这个对象处于lightweight locked的状态，其余的bit表示一个指向lock record的指针
2. 01:
   a)  001: 表明这个对象没有被锁住，其余的bit表示hash, age b)  101: 表明这个对象可以被biasable的锁住，其余的bit标明biasable锁的threadID, epoch和age.
3. 10: 表明这个对象被锁住，并且有冲突发生，因而正在被复杂而低效的操作系统同步机制保护。剩余的bit是一个指向monitor的指针。
4. 11: 这个对象被GC标明为垃圾

接下来，我们要谈谈对锁的优化。从文章《HotSpot: A new breed of virtual machine 》中，我们可以看到早期的JVM花在线程同步上的开销是惊人的，线程同步的开销占到了执行时间的21%。而且这个开销不能简单的被JIT优化掉。因此，众多牛人提出了对锁的很多优化。

目前，JDK中最新的Biased锁是基于下面的观察：

1. 轻量级锁处理中必定会用到的CAS(Compare and Set)操作相当慢，需要超过百个以上的cpu cycle
   
2. 通常一个锁只被一个线程访问。而且可能是被同一个线程反复的访问，因此反复的CAS会很大程度上影响应用程序的性能
   

Biased锁将会尝试声明某个对象属于一个特定的线程，这个线程对对象的lock和unlock操作不需要进行CAS。如果其他线程想lock这个对象，那么它会把这个线程的biased的状态撤销，使其利用普通的锁机制。这样的话，在JDK中lock和unlock的流程就是这样的：

void lock(Object obj, Thread currentTr){
    if( obj biased to currentTr)
        return;
    if( obj biased to other thread)
        pause owner thread at safe point
        change mark word and lock record to pretend that obj is locked by other thread with general lock.
    else{
         //fall to common lock
    }
}

void unlock(Object obj, Thread currentTr){
    if( obj biased to currentTr)
        return .
    else
        fall to common lock
}

   这个ppt讲得很通俗：Lock Reservation: Java Locks Can Mostly Do Without Atomic Operations

1. 详细版本的论文可以看这里：www.research.ibm.com/trl/projects/jit/paper/p020-kawachiya.ps
2. 优化Biased锁在下面的文章中有详细介绍：Eliminating Synchronization-Related Atomic Operations with Biased Locking and Bulk Rebiasing