Java——》synchronized锁升级

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Java——》synchronized锁升级

  • 一、无锁
    • 1、无锁
    • 2、匿名偏向
  • 二、偏向锁
    • 1、获取锁资源的过程(锁升级过程)
    • 2、为什么要有偏向锁延迟
    • 3、为什么偏向锁撤销会导致启动变慢
    • 4、偏向锁撤销安全点
    • 5、偏向锁重入
    • 6、偏向锁会降级到无锁状态吗以及如何降
  • 三、轻量级锁
  • 四、重量级锁
    • 1、重量级锁会降级到偏向锁或者是轻量级锁吗
    • 2、如何竞争锁资源

synchronized在jdk1.6之前,一直是重量级锁,只要线程获取锁资源失败,直接挂起线程(用户态切换到内核态),效率低,所以JDK团队在Jdk1.6将synchronized做了3方面优化:锁升级、锁消除、锁膨胀。

锁就是对象,Java中所有对象都是锁。

描述
无锁/匿名偏向无锁:没有开启偏向锁(偏向锁延迟开启时间内),没有线程拿锁
匿名偏向:开启偏向锁,没有线程拿锁,没有偏向任何线程
偏向锁只有一个线程来拿锁资源,没有竞争
轻量级锁偏向锁出现竞争时,会升级到轻量级锁(触发偏向锁撤销),以CAS的方式(自适应自旋锁)去竞争锁资源,不会让线程挂起。(LockRecord)
重量级锁直接采用MarkWord指向的ObjectMonitor以传统的方式去竞争锁资源

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一、无锁

1、无锁

一般情况下,new出来的一个对象,是无锁状态
因为偏向锁有延迟,在启动JVM的4s中,不存在偏向锁。

2、匿名偏向

如果关闭了偏向锁延迟的设置,new出来的对象,就是匿名偏向,但没有偏向任何线程。

//关闭延迟开启偏向锁
-XX:BiasedLockingStartupDelay=0
//4s之后开启偏向锁
-XX:BiasedLockingStartupDelay=4//禁止偏向锁
-XX:-UseBiasedLocking 
//启用偏向锁
-XX:+UseBiasedLocking 

二、偏向锁

没有线程的竞争,只有一个线程在获取锁资源。

1、获取锁资源的过程(锁升级过程)

当某一个线程来获取这个锁资源时,发现没有线程占用锁资源,并且锁是偏向锁,使用CAS的方式,设置对象的线程ID为当前线程,获取到锁资源,下次当前线程再次获取锁资源时,只需要判断是偏向锁,并且对象的线程ID是当前线程ID就直接获得到锁资源。如果对象的线程ID不是当前线程ID,也就是说偏向锁状态出现了锁竞争的情况,就触发锁升级,升级为轻量级锁。

2、为什么要有偏向锁延迟

JVM在启动时,需要加载大量的.class文件到内存中,这个操作会涉及到synchronized的使用,为了避免出现偏向锁撤销导致启动效率变慢,所以JVM启动时,有一个延迟4s开启偏向锁的操作。

偏向锁是延迟开启的,并且在开启偏向锁之后,默认不存在无锁状态,只存在匿名偏向。

3、为什么偏向锁撤销会导致启动变慢

当偏向锁升级到轻量锁时,会触发偏向锁撤销
(1)偏向锁撤销需要等到一个安全点(STW),才可以做偏向锁撤销。
(2)偏向锁撤销的成本太高(消耗资源)

4、偏向锁撤销安全点

  • GC
  • 方法返回之前
  • 调用某个方法之后
  • 抛出异常的位置
  • 循环的末尾

5、偏向锁重入

用到了LockRecord,只不过内部不会存储hashcode信息等等,在偏向锁重入时,每次都会压栈一个LockRecord,从而实现偏向锁重入。

6、偏向锁会降级到无锁状态吗以及如何降

会。
当偏向锁状态下,获取当前对象的hashcode值,会因为对象头空间无法存储hashcode,导致降级到无锁状态。

三、轻量级锁

如果出现了多个线程的竞争,就要升级为轻量级锁(有可能直接从无锁变为轻量级锁,也有可能从偏向锁升级为轻量级锁,会触发偏向锁撤销)。
轻量级锁的是基于CAS尝试获取锁资源,这里会用到自适应自旋锁,JVM会自动的根据上次CAS成功与否,决定这次自旋多少次。

  • 如果成功获取到,拿着锁资源走
  • 如果自旋了一定次数,没拿到锁资源,锁升级为重量级锁

四、重量级锁

轻量级锁CAS一段次数后,没有拿到锁资源,升级为重量级锁。线程拿不到锁,就挂起。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread.sleep(5000);Object o = new Object();System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());new Thread(() -> {synchronized (o){//t1  - 偏向锁System.out.println("t1:" + ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());}}).start();//main - 偏向锁 - 轻量级锁CAS - 重量级锁synchronized (o){System.out.println("main:" + ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());}
}

1、重量级锁会降级到偏向锁或者是轻量级锁吗

不会

2、如何竞争锁资源

直接采用MarkWord指向的ObjectMonitor以传统的方式去竞争锁资源

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