| synchronized 底层实现原理、重量级锁、轻量锁、锁膨胀、锁自旋、偏向锁详解 | 您所在的位置：网站首页 › synchronized重量级锁实现原理 › synchronized 底层实现原理、重量级锁、轻量锁、锁膨胀、锁自旋、偏向锁详解 |
synchronized 底层实现原理、重量级锁、轻量锁、锁膨胀、锁自旋、偏向锁详解
|
目录 0、基础知识：Java对象的存储格式 1. synchronized底层：Monitor（重量级锁）：被锁的对象与Monitor的关系 2. synchronized底层：轻量级锁优化，栈帧与被锁的对象的关系 3. 锁膨胀（轻量级锁升级为重量级锁） 4. 自旋优化---对“重量级锁”的优化 5. 偏向锁----对“轻量级锁”的优化 5.1 偏向锁的核心思想 5.2 偏向状态 5.3 偏向撤销 5.4 批量重偏向 与 批量撤销 0、基础知识：Java对象的存储格式在JVM中，对象拥有一个“对象头”，格式如下，其中包括了标记字（Mark Word）和类型指针（Class Pointer），Klass Word指向的是该对象所属的类，而Mark Word中记录了对象的一些状态信息，包括对象的哈希码、锁状态和GC相关信息等。
每个Java对象可以关联一个Monitor对象，其内部有如下图中的这些属性，Owner用来标记 这个Monitor的所有者是谁。（1）当有线程（称为Thread-2）运行如下程序时，即在给对象obj上锁，此时，该对象头的Mark Word，就会被设置成一个指向Monitor对象的指针。 synchronized(obj){ .... }
此时，Thread-2会变为Monitor的Owner。 （2）当此时，有别的线程（Thread-1）运行到代码块时，会检查这个obj有没有关联Monitior（有无指向？），发现已经关联了(看MarkWord里的01、00、10)、并且Owner已经有主人了，此时将Thread-1放入EntryList阻塞队列，并且该线程进入Blocked状态。若还有别的线程，则同上。
（3）当Thread-2代码块运行结束后，断开与Monitor的连接，此时会通知Monitor的EntryList，将这些线程唤醒，（此时是不公平竞争），可能Thread-1就成为了Monitor新的主人，其余线程仍然Blocked
轻量级锁：如果一个对象虽然是多线程访问，但多线程访问的时间是错开的（没有竞争！），则可以用轻量级锁来优化，此时不需要Monitor static final Object obj = new Object(); public static void method1(){ synchronized(obj){ //同步块A method2(); } public static void method2(){ synchronized(obj){ //同步块B ... }当线程调用方法，会创建一个栈帧，栈帧里包含一个锁记录的结构： 主要内容有：（1）锁记录的地址（2）对象指针步骤1： 当执行到加锁的时候：做如下处理，并尝试将LockRecord的地址与 Object的MarkWord做交换！
如果标记位为01(Normal)状态，则可以交换（反之如果不是01，则有两种可能： 1.如果有其他锁获得这个对象了，则 将会进行“锁膨胀”； 2.如果是自己又一次获得锁（锁重入），则添加一条锁记录）， 交换后，对象头中的状态便由01变为00。
如果是锁重入情况： 尝试交换Object的MarkWord，发现末尾两位不是“01”，则检查，发现自己这个线程已经指向Object了，因此可以断定为锁重入，则：
步骤2：当执行完相应线程的代码，则释放锁记录的内存： 承接上文，如果发生如下情况时：thread1尝试交换Object的MarkWord，发现其末尾是“00”，说明已经不是nomal态，再看自己的Object并未指向它，则可以认定是新的线程，而不是重入，则会进入锁膨胀过程 过程： 轻->重：申请Monitor锁，Object的MarkWord不再指向锁记录，而指向Monitor对象（如第1节所讲的那样），并且最后两位会变成10（重量级锁状态） Thread-1这个被阻塞的线程，自己进入EntryList，进入Blocked状态（如第1节所讲的那样） 该Monitor的Owner是Thread-0
解锁： 步骤同前文的第1节 4. 自旋优化---对“重量级锁”的优化线程的阻塞与运行将带来上下文的切换，耗费资源。自旋优化能够缓解阻塞： 概括：在获取monitor时如果失败了，不立刻进入EntryList阻塞，而是自旋重试几次（如果试了几次都还是失败，再去阻塞）
在上文中可知，轻量级锁在没有竞争时（还是这个线程来获取锁），将会发生锁重入，要执行CAS操作，并在栈桢创建新的锁记录。这样耗费了资源。 优化方式：只有第一次使用CAS将线程ID设置到被锁对象的MarkWord中，以后再来的线程只用验证这个线程ID是自己则没有竞争，无需CAS。 以后只要不发生竞争，这个对象归线程所有。 5.2 偏向状态biased_lock的0、1表示着：不是or是 偏向锁   5.3 偏向撤销
当有其他线程尝试获取同一个对象的锁时，如果检测到该对象处于偏向状态，并且线程 ID 不匹配，也会触发偏向锁撤销 如果发生了竞争、那么就会升级为重量级锁 如果没有发生竞争、那么会升级为轻量级锁调用wait/notify：只有重量级锁才有这样的机制 5.4 批量重偏向 与 批量撤销例如，假设对线程1，绑定多个对象，作为该线程的偏向锁。这个过程结束后（避免了线竞争），再用线程2，去依次获取这些偏向锁。 此时，会发生5.3节的偏向撤销。 但是当撤销偏向锁阈值超过20次，jvm会认为自己偏向错了，于是会将剩余的对象全部重新偏向给线程2，这就是批量重偏向。 相应的，当撤销偏向锁的次数超过40次，jvm会认为不该偏向，则整个类所有对象会变为不可偏向（即MarkWord最后三位变为001）
|
【本文地址】