文章目錄

• 鎖升級原理
• 鎖的升級的目的
• 鎖的四種狀態(tài)
• 偏向鎖
• 輕量級鎖
• 重量級鎖
• 輕量級鎖和重量級鎖的對比
• 偏向鎖的設(shè)置
• • 開啟偏向鎖的方式：
• 自旋鎖自旋多少次競爭不到后會(huì)升級到重量級鎖？
• 為什么有了自旋鎖還需要重量級鎖？
• 偏向鎖是否一定比自旋鎖效率高？

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• 鎖一開始并不是進(jìn)入到重量級狀態(tài)，一開始是在推廣階段是偏向鎖，再升級到輕量級鎖，再升級到重量級鎖。在推廣階段請求較少，用偏向鎖就能滿足要求

synchronized鎖升級原理：
在鎖對象的對象頭里面有一個(gè)threadid字段，在第一次訪問的時(shí)候threadid為空， jvm 讓其持有偏向鎖,并將threadid 設(shè)置為其線程id，再次進(jìn)入的時(shí)候會(huì)先判斷。threadid是否與其線程id一致，如果一致則可以直接使用此對象，如果不一致，則升級偏向鎖為輕量級鎖，通過自旋循環(huán)一定次數(shù)來獲取鎖，執(zhí)行一定次數(shù)之后，如果還沒有正常獲取到要使用的對象，此時(shí)就會(huì)把鎖從輕量級升級為重量級鎖!此過程就構(gòu)成了synchronized鎖的升級。

鎖的升級的目的

鎖的升級的目的：
鎖升級是為了減低了鎖帶來的性能消耗。在Java 6之后優(yōu)化 synchronized的實(shí)現(xiàn)方式，使用了偏向鎖升級為輕量級鎖再升級到重量級鎖的方式，從而減低了鎖帶來的性能消耗。

鎖的四種狀態(tài)

上面講到鎖有四種狀態(tài)，并且會(huì)因?qū)嶋H情況進(jìn)行膨脹升級，其膨脹方向是:
無鎖——>偏向鎖——>輕量級鎖——>重量級鎖，并且膨脹方向不可逆。

偏向鎖

一句話總結(jié)它的作用： 減少統(tǒng)一線程獲取鎖的代價(jià)。在大多數(shù)情況下，鎖不存在多線程競爭，總是由同一線程多次獲得，那么此時(shí)就是偏向鎖。

• 優(yōu)點(diǎn)： 加鎖和解鎖不需要額外的消耗，和執(zhí)行非同步方法相比僅存在納秒級別的差距
• 缺點(diǎn)： 如果線程之間存在競爭，會(huì)帶來額外的鎖撤銷的消耗
• 使用場景： 適用于一個(gè)線程訪問同步塊的場景
• 核心思想： 如果一個(gè)線程獲得了鎖，那么鎖就進(jìn)入偏向模式，此時(shí)Mark word的結(jié)構(gòu)也就變?yōu)槠蜴i結(jié)構(gòu)，當(dāng)該線程再次請求鎖時(shí)，無需再做任何同步操作，即獲取鎖的過程只需要檢查Mark word的鎖標(biāo)記位為偏向鎖以及當(dāng)前線程ID等于Mark word的ThreadID即可，這樣就省去了大量有關(guān)鎖申請的操作。

輕量級鎖

• 輕量級鎖是由偏向鎖升級而來，當(dāng)存在第二個(gè)線程申請同一個(gè)鎖對象時(shí)，偏向鎖就會(huì)立即升級為輕量級鎖。
• 注意這里的第二個(gè)線程只是申請鎖，不存在兩個(gè)線程同時(shí)競爭鎖，可以是一前一后地交替執(zhí)行同步塊。
• 自旋： 沒有競爭到資源的鎖，在極短的時(shí)間內(nèi)查看一次資源
• 好處： 加鎖的速度快，能立刻查看到資源被解鎖并加上鎖
• 缺點(diǎn)： 沒競爭到資源的線程也會(huì)自旋，會(huì)浪費(fèi)cpu開銷，損害cpu利用率
• 使用場景： 自旋鎖適合線程較少，少量并發(fā)的操作，因?yàn)檫@樣浪費(fèi)的自旋操作少

重量級鎖

• 重量級鎖是由輕量級鎖升級而來，當(dāng)同一時(shí)間有多個(gè)線程競爭鎖時(shí)，鎖就會(huì)被升級成重量級鎖，此時(shí)其申請鎖帶來的開銷也就變大。
• 流程： 競爭成功的加鎖，競爭失敗的進(jìn)入阻塞隊(duì)列不參與競爭，cpu全力執(zhí)行競爭成功的任務(wù)，這樣cpu利用率比較高；釋放鎖之后會(huì)發(fā)一個(gè)通知，阻塞隊(duì)列的線程出來進(jìn)入就緒隊(duì)列，再一次進(jìn)行競爭，競爭失敗的再進(jìn)入阻塞隊(duì)列。
• 好處： 競爭失敗的不會(huì)浪費(fèi)cpu，并發(fā)量多的時(shí)候，使用重量級鎖，cpu浪費(fèi)率比較低，整體性能更好一些；重量級鎖幾乎很少導(dǎo)致cpu浪費(fèi)
• 缺點(diǎn)： 線程阻塞，響應(yīng)時(shí)間慢。
• 使用場景： 適合線程很多，并發(fā)很多，追求吞吐量，同步塊或者同步方法執(zhí)行時(shí)間較長的場景。

輕量級鎖和重量級鎖的對比

• 輕量級鎖競爭的線程不會(huì)阻塞，提高程序響應(yīng)速度；競爭不到線程的鎖也會(huì)自旋，會(huì)消耗cpu；適合追求響應(yīng)時(shí)間快或同步塊執(zhí)行速度快的場景。
• 重量級鎖線程競爭失敗的會(huì)阻塞，不會(huì)自旋，不會(huì)消耗cpu；線程阻塞后，之前競爭成功的線程在鎖釋放后需要通知被阻塞的線程，響應(yīng)時(shí)間變慢；適合追求吞吐量或同步塊執(zhí)行速度較長的場景。

偏向鎖的設(shè)置 開啟偏向鎖的方式：

—個(gè)對象創(chuàng)建時(shí):

• 如果開啟了偏向鎖（默認(rèn)開啟），那么對象創(chuàng)建后，markword值為0x05即最后3位為101，這時(shí)它的thread、epoch、age都為0。
• 偏向鎖是默認(rèn)是延遲的，不會(huì)在程序啟動(dòng)時(shí)立即生效，如果想避免延遲，可以加VM參數(shù)-xx:BiasedLockingStartupDelay=e來禁用延遲。
• 如果沒有開啟偏向鎖，那么對象創(chuàng)建后，markword值為0x01即最后3位為001，這時(shí)它的 hashcode,age都為0，第一次用到hashcode時(shí)才會(huì)賦值。
  禁用偏向鎖：
  VM 參數(shù) -XX:-UseBiasedLocking
  特殊情況:
  調(diào)用 對象的hashcode方法時(shí),偏向鎖也會(huì)被禁用. 這是因?yàn)檎{(diào)用了對象的 hashCode，但偏向鎖的對象 MarkWord 中存儲(chǔ)的是線程 id(54位)，如果調(diào)用 hashCode(31位) 會(huì)導(dǎo)致偏向鎖被撤銷。
  撤銷 - 其它線程使用對象:
  當(dāng)有其它線程使用偏向鎖對象時(shí)，會(huì)將偏向鎖升級為輕量級鎖。
  批量撤銷:
  當(dāng)撤銷偏向鎖閾值超過 40 次后，jvm 會(huì)這樣覺得，自己確實(shí)偏向錯(cuò)了，根本就不該偏向。于是整個(gè)類的所有對象 都會(huì)變?yōu)椴豢善虻模陆ǖ膶ο笠彩遣豢善虻摹?/li>

自旋鎖自旋多少次競爭不到后會(huì)升級到重量級鎖？

• Java6之前：默認(rèn)10次或者cpu核數(shù)的一半
• Java6之后：根據(jù)同一個(gè)線程上次自旋的時(shí)間決定

為什么有了自旋鎖還需要重量級鎖？

自旋是消耗cpu性能的，如果時(shí)間過長或者自旋線程過多，cpu會(huì)被大量消耗重量級鎖中有隊(duì)列waitSet

偏向鎖是否一定比自旋鎖效率高？

• 單線程的時(shí)候偏向鎖效率高
• 多個(gè)線程的時(shí)候偏向鎖會(huì)涉及鎖撤銷，消耗資源，這時(shí)自旋鎖效率高

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標(biāo)題名稱：Java并發(fā)編程—鎖升級-創(chuàng)新互聯(lián)
文章網(wǎng)址：http://jinyejixie.com/article36/ccehsg.html

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