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gqymy 2019-07-16 16:36 原文

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
 
JVM基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码同步,但两者的实现细节不一样。代码块同步是使用monitorenter和monitorexit指令实现的,而方法同步是使用另一种方式实现的,细节没有说明,但可以同样使用前两个指令来实现
        monitorenter指令是在编译后插入到同步代码块的开始位置,而monitorexit是插入到方法结束处和异常处,JVM要保证每个monitorenter必须有对应的monitorexit与之配对。任何对象都有一个monitor与之关联,当且一个monitor被持有后,它将处于锁定状态。线程执行到monitorenter指令时,将会尝试获取对象锁对应的monitor的所有权,即尝试获得对象的锁。
 
synchronized用的锁是存在Java对象头里的,如果对象是数组类型,则虚拟机用3个字宽存储对象头,如果对象是非数组类型,则用2字宽存储对象头。在32位虚拟机中,1字宽等于4字节,即32bit
 
Java对象头里的Mark Word里默认存储对象的HashCode、分代年龄和锁标记位。存储结构如下
 
在运行期间,Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化,Mark Word可能变化为存储以下4种数据
 
在64位虚拟机下,Mark Word是64bit大小的,存储结构如下
 
锁的升级于对比
JAVASE1.6种锁一共有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,目的是为了提高获得锁和释放锁的效率
 
偏向锁
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,会在对象头和栈帧种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,只需要测试一下对象头的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种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
 
偏向锁的撤销
偏向锁使用了一种等到竞争出现才释放锁的机制,所以当其他线程尝试竞争偏向锁时, 持有偏向锁的线程才会释放锁。偏向锁的撤销,需要等待全局安全点(在这个时间点上没有正 在执行的字节码)。它会首先暂停拥有偏向锁的线程,然后检查持有偏向锁的线程是否活着, 如果线程不处于活动状态,则将对象头设置成无锁状态;如果线程仍然活着,拥有偏向锁的栈 会被执行,遍历偏向对象的锁记录,栈中的锁记录和对象头的Mark Word要么重新偏向于其他 线程,要么恢复到无锁或者标记对象不适合作为偏向锁,最后唤醒暂停的线程。图2-1中的线 程1演示了偏向锁初始化的流程,线程2演示了偏向锁撤销的流程
偏向锁的获得和撤销流程
关闭偏向锁
偏向锁在Java 6和Java 7里是默认启用的,但是它在应用程序启动几秒钟之后才激活,如 有必要可以使用JVM参数来关闭延迟:-XX:BiasedLockingStartupDelay=0。如果确定应用程序里所有的锁通常情况下处于竞争状态,可以通过JVM参数关闭偏向锁:-XX:-UseBiasedLocking=false,那么程序默认会进入轻量级锁状态
 
轻量级锁
 
轻量级锁加锁
线程在执行同步块之前,JVM会先在当前线程的栈桢中创建用于存储锁记录的空间,并 将对象头中的Mark Word复制到锁记录中,官方称为Displaced Mark Word。然后线程尝试使用 CAS将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针。如果成功,当前线程获得锁,如果失
败,表示其他线程竞争锁,当前线程便尝试使用自旋来获取锁
 
轻量级锁解锁
轻量级解锁时,会使用原子的CAS操作将Displaced Mark Word替换回到对象头,如果成 功,则表示没有竞争发生。如果失败,表示当前锁存在竞争,锁就会膨胀成重量级锁。图2-2是 两个线程同时争夺锁,导致锁膨胀的流程图。
 
因为自旋会消耗CPU,为了避免无用的自旋(比如获得锁的线程被阻塞住了),一旦锁升级 成重量级锁,就不会再恢复到轻量级锁状态。当锁处于这个状态下,其他线程试图获取锁时,
都会被阻塞住,当持有锁的线程释放锁之后会唤醒这些线程,被唤醒的线程就会进行新一轮 的夺锁之争
 
锁的优缺点对比
 
 
 

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