本文承接并发编程(JAVA版)-------------(一)
本文承接并发编程(JAVA版)-------------(二)
本文承接并发编程(JAVA版)-------------(三)
文章目录
- synchronized原理进阶
- 锁膨胀
- 自旋优化
- 偏向锁
- 偏向状态
- 禁用偏向锁
- 撤销 --- 调用对象hashCode
- 撤销 --- 其它线程使用对象
- 撤销 --- 调用wait/notify
- 批量重偏向
- 批量撤销
synchronized原理进阶
锁膨胀
如果在尝试加轻量级锁的过程种,CAS操作无法成功,这时一种情况就是有其他线程为此对象加上了轻量级锁(有竞争),这时需要进行锁膨胀,将轻量级锁变为重量级。
static Object obj = new Object();
public static void method1() {
synchronized(obj) {
// 同步代码快,临界区
}
}
- 当Thread-1进行轻量级加锁是Thread-0已经对该对象加了轻量级锁。
- 这时Thread-1加轻量级锁失败,进入锁膨胀流程
- 即为Object对象申请Monitor锁,让Object指向重量级锁地址
- 然后自己进入Monitor的EntryList BLOCKED进行阻塞
- 当Thread-0退出同步块解锁时,使用cas将Mark Word的值恢复给对象头。这时会进入重量级解锁流程,即按照Monitor地址找到Monitor对象,将设置Owner为null,唤醒EntryList中BLOCKED线程。
自旋优化
重量级锁竞争的时候,还可以使用自旋来进行优化,如果当前线程自旋成功(即这时持锁线程已经退出了同步块,释放了锁),这时当前线程就可以避免阻塞。
自旋重试成功的情况:
线程1(CPU1上) | 对象Mark | 线程2(CPU2上) |
- | 10(重量锁) | - |
访问同步代码块 | 10(重量级)重量锁指针 | - |
成功(加锁) | 10(重量级锁)重量锁指针 | - |
执行同步块 | 10(重量级锁)重量锁指针 | - |
执行同步块 | 10(重量级锁)重量锁指针 | 访问同步块,获取monitor |
执行同步块 | 10(重量级锁)重量锁指针 | 自旋重试 |
执行完毕 | 10(重量级锁)重量锁指针 | 自旋重试 |
成功(解锁) | 01(无锁) | 自旋重试 |
- | 10(重量锁)重量锁指针 | 成功(加锁) |
- | 10(重量锁)重量锁指针 | 执行同步块 |
- | … | … |
自旋重试失败的情况:
线程1(CPU1上) | 对象Mark | 线程2(CPU2上) |
- | 10(重量锁) | - |
访问同步代码块 | 10(重量级)重量锁指针 | - |
成功(加锁) | 10(重量级锁)重量锁指针 | - |
执行同步块 | 10(重量级锁)重量锁指针 | - |
执行同步块 | 10(重量级锁)重量锁指针 | 访问同步块,获取monitor |
执行同步块 | 10(重量级锁)重量锁指针 | 自旋重试 |
执行同步块10(重量级锁)重量锁指针 | 自旋重试 | |
执行同步块10(重量级锁)重量锁指针 | 自旋重试 | |
执行同步块10(重量级锁)重量锁指针 | 阻塞 | |
- | … | … |
- 在Java6之后自旋锁时自适应的,比如对象刚刚的一次自旋操作成功过,那么认为这次自旋成功的可能性会高,就多自旋几次;反之,就少自旋设值不自旋,总之,比较智能。
- 自旋转会占用CPU时间,单核CPU自旋就是浪费,多核CPU自旋才能发挥优势。
- java7之后不能控制是否开启自旋功能
偏向锁
轻量级锁在没有竞争时(就自己这个线程),每次重入仍然需要执行CAS操作。
Java6中引入了偏向锁来进一步优化:只有第一次使用CAS将线程ID设置到对象的Mark Word头,之后发现这个线程ID是自己的就表示没有竞争,不用重新CAS,以后只要不发生竞争,这个对象就归该线程所有。
偏向状态
一个对象创建时:
- 如果开启了偏向锁(默认开启),那么对象创建后,markword值为0x05即最后3位为101,这时它的thread、epoch、age都为0
- 偏向锁是默认是延迟的,不会在程序启动时立即生效如果想避免延迟,可以加VM参数 - xx:BiasedLockingStartupDelay=0来禁用延迟
- 如果没有开启偏向锁,那么对象创建后,markword值为0x01即最后三位为001,这时它的hashcode、age都为0,第一次用到hashcode时才会赋值
禁用偏向锁
在测试代码运行时在添加VM参数 -xx:-UseBiasedLocking禁用偏向锁
还有一种方法
Pig p = new Pig;
p.hashCode();会禁用这个对象的偏向锁
撤销 — 调用对象hashCode
调用了对象的hashCode,但偏向锁的对象MarkWord中存储的时线程id,如果调用hashCode会导致偏向锁被撤销。
- 轻量级锁会在记录中记录hashCode
- 重量级锁会在Monitor中记录hashCode
在调用hashCode后使用偏向锁,记住去掉-xx:-UseBiasedLocking
撤销 — 其它线程使用对象
当有其它线程使用偏向锁对象时,会将偏向锁升级为轻量级锁
撤销 — 调用wait/notify
批量重偏向
如果对象虽然被多个线程访问,但没有竞争,这时偏向了线程T1的对象仍有机会重新偏向T2,重偏向重置对象的ThreadID
当撤销偏向锁阈值超过20次后,jvm会这样觉得,我是不是偏向错了呢,于是会在给这些对象加锁时重新偏向至加锁线程
批量撤销
当撤销偏向锁阈值超过40次后,jvm会这样觉得,自己确实偏向错了,根本就不该偏向,于是整个类的所有对象都会变为不可偏向的,新建的对象也是不可偏向的