如何分析 Synchronized 在 JDK 15 之后默认禁用偏向锁对并发性能的实际影响

Synchronized是Java中实现线程同步的核心关键字，JDK 15版本之后官方默认禁用了偏向锁优化，这一改动对并发性能的影响需要结合具体场景分析。偏向锁的设计初衷是在无锁竞争或竞争极少的场景下，减少获取锁的CAS操作开销，禁用后锁的升级路径会直接从无锁状态进入轻量级锁阶段。

偏向锁的工作机制与禁用背景

偏向锁的核心逻辑是当线程第一次获取锁时，会在对象头中记录线程ID，后续该线程再次获取锁时不需要执行CAS操作，直接判断线程ID匹配即可进入同步块。JDK官方禁用偏向锁的主要原因是偏向锁的撤销需要等待全局安全点，在高并发场景下撤销操作的开销反而超过了其带来的收益，同时偏向锁的实现复杂度较高，维护成本大。

分析影响的核心维度

分析禁用偏向锁的影响需要从以下三个维度展开：

• 场景锁竞争程度：无竞争、低竞争、高竞争场景下的性能变化差异极大
• 锁持有时间：短持有时间和长持有时间场景下，锁升级的开销占比不同
• 业务线程模型：单线程重复获取锁、多线程交替获取锁、多线程同时竞争锁的场景表现不同

具体的分析方法与步骤

1. 确认当前JDK的偏向锁配置

首先通过JVM参数确认偏向锁是否开启，执行以下命令查看默认配置：

java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep BiasedLocking

如果输出中BiasedLockingStartupDelay为0且UseBiasedLocking为true，说明偏向锁开启；JDK 15及以上默认UseBiasedLocking为false。

2. 设计基准测试对比

使用JMH框架编写不同竞争场景的测试用例，分别测试开启和关闭偏向锁时的吞吐量、平均响应时间。以下是一个低竞争场景的测试示例：

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.SECONDS)
@State(Scope.Thread)
@Fork(1)
@Warmup(iterations = 3)
@Measurement(iterations = 5)
public class BiasedLockBenchmark {
    private int count = 0;
    private final Object lock = new Object();

    @Benchmark
    public void synchronizedIncrement() {
        synchronized (lock) {
            count++;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        org.openjdk.jmh.runner.Runner runner = new org.openjdk.jmh.runner.Runner(new org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder()
                .include(BiasedLockBenchmark.class.getSimpleName())
                .build());
        runner.run();
    }
}

分别用以下JVM参数运行测试：

• 开启偏向锁：-XX:+UseBiasedLocking -XX:BiasedLockingStartupDelay=0
• 关闭偏向锁：-XX:-UseBiasedLocking

对比两次测试的吞吐量结果，低竞争场景下开启偏向锁的吞吐量通常会更高，禁用后吞吐量会有一定程度下降。

3. 实际业务场景压测

在测试环境部署实际业务应用，分别开启和关闭偏向锁进行压测，监控以下指标：

• 接口平均响应时间、99分位响应时间
• 线程阻塞次数、锁等待时间
• CPU使用率，重点关注用户态CPU和内核态CPU的占比

可以通过以下JVM参数输出锁相关的统计信息：

-XX:+PrintConcurrentLocks -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

4. 高竞争场景的额外验证

如果业务中存在高并发竞争同一把锁的场景，禁用偏向锁反而可能带来性能提升，因为避免了偏向锁撤销的开销。可以模拟高竞争场景测试：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class HighContentionTest {
    private static int count = 0;
    private static final Object lock = new Object();
    private static final int THREAD_NUM = 100;
    private static final int LOOP_NUM = 100000;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(THREAD_NUM);
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < LOOP_NUM; j++) {
                    synchronized (lock) {
                        count++;
                    }
                }
                latch.countDown();
            }).start();
        }
        latch.await();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("总耗时：" + (end - start) + "ms");
        System.out.println("最终count值：" + count);
    }
}

运行该代码时分别开启和关闭偏向锁，观察总耗时的变化，高竞争场景下禁用偏向锁的耗时通常会更短。

影响判断与优化建议

根据测试结果可以得出以下结论：

• 如果业务中大部分同步块处于无竞争或低竞争状态，禁用偏向锁会导致性能下降，可考虑评估是否开启偏向锁，或优化同步块粒度减少锁竞争
• 如果业务中存在较多高竞争场景，禁用偏向锁反而能提升性能，不需要额外调整
• 如果锁持有时间极短，偏向锁的收益有限，禁用后的影响可以忽略

对于需要开启偏向锁的场景，可以在JVM启动参数中添加-XX:+UseBiasedLocking -XX:BiasedLockingStartupDelay=0恢复偏向锁功能，但需要注意JDK 15之后偏向锁已被标记为废弃，未来版本可能会完全移除，长期优化方向还是减少不必要的锁竞争，或改用其他并发工具如ReentrantLock、StampedLock等。

Synchronized偏向锁JDK_15并发性能性能分析修改时间：2026-06-26 13:12:26