【JUC】Synchronized与锁升级
文章目录
- 【JUC】Synchronized与锁升级
- 1. 概述
- 1.1 无锁
- 1.2 偏向锁
1. 概述
用锁能够实现数据的安全性，但是会带来性能下降。无锁能够基于线程并行提升程序性能，但是会带来安全性下降。如何达到两者的平衡呢？
synchronized 用的锁是存在java对象头里的 Mark Word 中。锁升级功能主要依赖 Mark Word 中锁标志位和释放偏向锁位
偏向锁：Mark Word 存储的是偏向的线程ID。
轻量锁：Mark Word 存储的是指向线程栈中 Lock Record 的指针。
重量锁：Mark Word 存储的是指向堆中的 monitor 对象的指针。
1.1 无锁
public class MyObject{
public static void main(String[] args)
{
Object o = new Object();
System.out.println("10进制hash码："+o.hashCode());
System.out.println("16进制hash码："+Integer.toHexString(o.hashCode()));
System.out.println("2进制hash码："+Integer.toBinaryString(o.hashCode()));
System.out.println( ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
}
}
运行结果如下所示：
注：
Mark Word怎么看呢？总体上是由右下往左上看，每8位从左往右看。所以前25位是没用的，都是0。根据规则，第25位是第二行第一个数字也是0。哈希码是第26位(第2行第2位)至第57位(第1行第9位)。偏向锁位第62位(第一行第6位)，锁标志位第63位至第64位(第一行第7位至第8位)。
1.2 偏向锁
偏向锁：当一个线程第一次获得锁时，JVM会将锁对象头中的标志位设置为“偏向模式”，同时将其线程ID记录在对象头中。此后，如果这个线程再次请求锁，JVM会直接将锁分配给该线程，跳过竞争锁的过程，从而避免了无谓的锁竞争和线程上下文切换，提高了程序的执行效率。
使用条件:
- 大部分情况下，锁只被一个线程获取。
- 对象的生命周期内，锁定操作仅在少数时间发生。
偏向锁的出现是为了解决只有在一个线程执行同步时提高性能。
在实际应用运行过程中发现，“锁总是同一个线程持有，很少发生竞争”，也就是说锁总是被第一个占用他的线程拥有，这个线程就算锁的偏向线程。
那么只需要在锁第一次被拥有的时候，记录下偏向线程ID。这样偏向线程就一直持有锁（后续这个线程进入和退出这段加了同步锁的代码块时，不需要再次加锁和释放锁。而是直接回去检查锁的 Mark Word 里面是不是放的自己的线程ID）。
如果相等，表示偏向锁是偏向于当前线程的，就不需要再尝试获得锁了，直到竞争发生才释放锁。以后每次同步，检查锁的偏向线程ID与当前线程ID是否一致，如果一致直接进入同步。无需每次加锁解锁都去CAS更新对象头。如果自始至终使用锁的线程只有一个，很明显偏向锁几乎没有额外的开销，性能极高。
如果不等，表示发生了竞争，锁已经不是总是偏向于同一个线程了，这个时候会尝试使用CAS来替换 Mark Word 里面的线程ID为新线程的ID。
竞争成功，表示之前的线程不存在了，Mark Word 里面的线程ID为新线程的ID，锁不会升级，仍然为偏向锁。
竞争失败，这时候可能需要升级变为轻量级锁，才能保证线程间公平竞争锁。
注意：偏向锁只有遇到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，线程是不会主动释放偏向锁的。
技术实现：
一个synchronized方法被一个线程抢到了锁时，那这个方法所在的对象就会在其所在的 Mark Word 中将偏向锁修改状态位，同时还会有占用前54位来存储线程指针作为标识。若该线程再次访问同一个synchronized方法时，该线程只需要去对象头的 Mark Word 中去判断一下是否有偏向锁指向本身的ID，无需再进入 Monitor 去竞争对象了。
