java偏向锁流程轻量锁 java 轻量锁

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mob6454cc7042a2 2023-11-14 23:12:02

文章标签 java偏向锁流程轻量锁加锁自旋锁 Java 文章分类 Java 后端开发

在JDK1.6之后synchronized 的效率已经和JUC中的ReentenerLock效率相差无几，在深入理解java虚拟机中也有提到。那么jvm团队做了哪些优化呢？

1.基础

利用synchronized实现同步的基础：Java中的每一个对象都可以作为锁。具体表现为以下3种形式。 ·
对于普通同步方法，锁是当前实例对象。 ·
对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。
对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。

2.自旋锁和自适应自旋锁

为了让线程等待，我们只需让线程执行一个忙循环（自旋），这项技术就是所谓的自旋锁。自旋锁在JDK 1.4.2中就已经引入，只不过默认是关闭的，可以使用-XX：+UseSpinning 参数来开启，在JDK 1.6中就已经改为默认开启了。自旋等待不能代替阻塞，且先不说对处理器数量的要求，自旋等待本身虽然避免了线程切换的开销，但它是要占用处理器时间的，因此，如果锁被占用的时间很短，自旋等待的效果就会非常好，反之，如果锁被占用的时间很长，那么自旋的线程只会白白消耗处理器资源，而不会做任何有用的工作，反而会带来性能上的浪费。因此，自旋等待的时间必须要有一定的限度，如果自旋超过了限定的次数仍然没有成功获得锁，就应当使用传统的方式去挂起线程了。自旋次数的默认值是10次，用户可以使用参数-XX：PreBlockSpin来更改。在JDK 1.6中引入了自适应的自旋锁。自适应意味着自旋的时间不再固定了，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功获得过锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为这次自旋也很有可能再次成功，进而它将允许自旋等待持续相对更长的时间，比如100个循环。另外，如果对于某个锁，自旋很少成功获得过，那在以后要获取这个锁时将可能省略掉自旋过程，以避免浪费处理器资源。有了自适应自旋，随着程序运行和性能监控信息的不断完善，虚拟机对程序锁的状况预测就会越来越准确，虚拟机就会变得越来越“聪明”了。
---------- 深入理解java虚拟机
这里是引用

2.锁粗化和锁消除

锁消除是说比如在一个线程运行栈中的变量加锁，虚拟机会自动去掉这个锁，你可能会问，谁会在这个地方加锁呢，这可能是你无意识的，比如String的连接操作在底层会被改成StringBuider的连续append操作，而这些操作时加锁的。

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锁粗化简单的说就是在连续对一个对象进行加锁的时候，虚拟机会将锁的力度扩大到这几个连续加锁的代码外，看起来就是只加一个锁。同样是StringBuilder的连续append方法。

Java SE 1.6为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”，在 Java SE 1.6中，锁一共有4种状态，级别从低到高依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态，这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级，意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种锁升级却不能降级的策略，目的是为了提高获得锁和释放锁的效率，下文会详细分析

1.偏向锁

HotSpot 的作者经过研究发现，大多数情况下，锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得，为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。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，以后该线程在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。