面试题答案
一键面试1. 偏向锁
- 适用场景：适用于锁基本总是由同一线程持有，很少发生竞争的场景。比如单线程长时间访问同步块的情况。
- 实现原理：当一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈帧中的锁记录里存储锁偏向的线程ID。以后该线程进入和退出同步块时不需要进行CAS操作来加锁和解锁，只需要简单地测试一下对象头的Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。如果测试成功，表示线程已经获得了锁。如果测试失败，则需要再测试一下Mark Word中偏向锁的标识是否设置成1（表示当前是偏向锁）：如果没有设置，则使用CAS竞争锁；如果设置了，则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程。
- 应用场景选择：在单线程频繁访问同步资源且很少有其他线程竞争的应用场景下，开启偏向锁能极大提升性能，因为减少了大量的锁获取和释放开销。
2. 轻量级锁
- 适用场景：适用于线程交替执行同步块的场景，竞争不激烈，且持有锁的时间较短。
- 实现原理：当线程要获取轻量级锁时，在当前线程的栈帧中创建一个锁记录（Lock Record），用于存储对象目前的Mark Word的拷贝（Displaced Mark Word）。然后线程尝试使用CAS将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针。如果成功，当前线程获得锁；如果失败，表示其他线程竞争锁，当前线程便尝试使用自旋来获取锁。
- 应用场景选择：在多线程竞争不激烈且持有锁时间较短的场景下，轻量级锁能避免重量级锁的系统调用开销，提高性能。例如在高并发但每个线程执行同步代码块时间很短的Web应用场景中，轻量级锁可以有效提升系统性能。
3. 自旋锁
- 适用场景：适用于线程持有锁的时间较短，且CPU资源充足的场景。
- 实现原理：当一个线程尝试获取一个被其他线程持有的锁时，该线程不会立即被挂起，而是在一定次数内循环尝试获取锁。如果在自旋次数内获取到锁，则继续执行；如果自旋超过一定次数仍未获取到锁，则该线程被挂起。
- 应用场景选择：在多核CPU环境下，对于竞争不激烈且临界区执行时间短的同步操作，自旋锁可以避免线程上下文切换的开销，从而提升性能。例如在一些实时性要求较高的系统中，短时间内的锁竞争场景，自旋锁能提升系统响应速度。
4. 锁优化策略选择
- 竞争程度低且持有锁时间短：优先选择偏向锁和轻量级锁。如果是单线程长期持有锁，偏向锁效果更好；如果是多线程交替持有锁，轻量级锁更合适。
- 竞争程度高且持有锁时间长：此时偏向锁和轻量级锁的自旋优化可能失效，应考虑使用重量级锁，虽然重量级锁开销大，但能保证竞争激烈场景下的系统稳定性。
- CPU资源充足且临界区执行时间短：自旋锁是不错的选择，通过自旋避免线程上下文切换开销，提升性能。但如果CPU资源紧张，过多的自旋会浪费CPU资源，此时不应使用自旋锁。