Java 锁（synchronized）升级过程

news2024/12/24 8:10:26

java中的锁是针对对象而言的，它锁住的是一个对象，并且具有可重入的性质。
java中的对象内存结构如图所示
普通对象内存结构:

java普通对象结构
数组对象内存结构：
java数组对象
其中关于锁状态的记录主要存储在_mark（markword）中，markword的结构如下以64位为例：

最开始的synchronized的实现是直接启用重量级锁，这样对于效率的影响是比较大，在后来的改进中引入了锁升级的概念，来增加执行的效率

 public synchronized void testSync() {
        synchronized(this){
        System.out.println("test");
        }
    }

这个synchronized锁住的是包含当前方法的对象，当一个线程（Thread_1）来调用这个方法的时候，就可能会触发锁升级的过程,如下图所示：
在这里插入图片描述
自旋锁也叫轻量级锁，一般通过cas算法实现。
注意：锁只会升级不会降级
1、当Thread-1访问对象的时候，首先通过cas操作去获取偏向锁并将锁的偏向位更改为1；
2、当另一个线程（thread-2）到达的时候会比较自身线程id和对象头中id是否一致，发现不一致就会去检测对象头中的线程是否存活，如果Thread-1还是存活的就升级为轻量级锁；
3、如果获取失败则说明存在竞争关系，这时候将偏向锁升级为轻量级锁；升级为轻量级锁之后会在thread-2线程的栈帧中开辟一块锁记录空间叫做displaced Mark Word，并将锁对象的markword拷贝到线程本身的displaced Mark Word空间中，然后通过cas的方式去设置锁对像中线程id指针，并将锁的标志设置为00；
4、当其中一个线程的自旋次数超过阈值（默认是10）的时候为了防止cpu空转，会将自旋锁升级为重量级锁，将对象监视器的指针存储在对象头之中。

对象监视器结构如图
// hotspot中的对象监视器
ObjectMonitor() {
_count = 0; //用来记录该对象被线程获取锁的次数
_waiters = 0;
_recursions = 0; //锁的重入次数
_owner = NULL; //指向持有ObjectMonitor对象的线程
_WaitSet = NULL; //处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet
_WaitSetLock = 0 ;
_EntryList = NULL ; //处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表
}
在升级为重量级锁之后会创建一个ObjectMonitor()对象，并在锁对象的markword中记录下objectMonitor的指针；
在ObjectMonitor中有两个队列（entryList waitSet）和一个指针（owner），两个队列可以称为锁池和等待池，指针中记录的是当前拥有锁的线程；