JUC——Synchronized原理

1、轻量级锁

   轻量级锁的使用场景：  假如一个对象虽然有多线程访问，但多线程访问的时间是错开的（也就是没有竞争），那么可以使用轻量级锁来优化。    轻量级锁对使用者是透明的，即语法仍是synchronized 。     假设现在有两个方法同步块，使用同一个对象加锁：    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 } }   

• 创建锁记载对象，每个线程的栈帧都会包含一个所记载的结构，内部可以存储锁定对象的Mark Word。
  

   

• 让锁记载中的Object reference指向锁对象，并尝试用cas替换Object的Mark Word，将Mark Word 的值存入锁记载
  

   

   

• 假如cas替换乐成，对象头中存储了锁记载地址和状态 00，表示由该线程给对象加锁：【01 表示轻量级锁】
  

   

   

• 假如CAS失败，有两种情况   
  
  
  
  • 假如是其他线程已经持有了该Object的轻量级锁，这是表明有竞争，进入锁膨胀过程
    
  • 假如是自己实行了synchronized锁重入，那么在添加一条Lock Record作为重入的计数
    
  
  

   

   

• 当退出 Synchronized 代码块（解锁时）假如有取值为null的所记载，表示有重入，这时重制锁记载，表示重入计数减一
  

   

• 当退出synchronized 代码块时锁记载部位null，这时使用 CAS 将 Mark Word 的值规复给对象头   
  
  
  
  • 乐成，则解锁乐成
    
  • 失败，说明轻量级锁进行了锁膨胀或已经升级为重量级锁，进入重量级解锁流程
    
  
  

   2、锁膨胀

   假如在尝试加轻量级所的过程中，CAS操作无法乐成，这时一种情况就是有其他线程为此对象加上了轻量级锁（有竞争），这时需要进行锁膨胀，将轻量级锁变为重量级锁。   

• 当Thread-1进行轻量级加锁时，Thread-0 已经对该对象加了轻量级锁
  

   

   

• 这时Thread-1 进行轻量级加锁失败，进入锁膨胀流程   
  
  
  
  • 即为 Object 对象申请Monitor锁，让Object指向重量级锁地址
    
  • 然后自己进入 Monitor 的EntryList BOLCKED
    
  
  

   

   

• 当Thread-0 退出同步块解锁时，使用CAS将Mark Word 的值规复给头对象，失败。这时会进入重量级锁解锁流程，即按照Monitor 地址找到Monitor对象，设置Owner为null，叫醒EntryList中BLOCKED线程
  

  3、自旋优化

   重量级锁竞争的时候，还可以使用自旋来进行优化，假如当前线程自旋乐成（即这时候持锁线程已经推出了同步块，开释了锁），这时当前线程就可以制止阻塞。    【阻塞意味着需要进行一次上下文切换】   

    自旋的时候需要使用CPU，适合多核CPU，假如只有单核这时CPU在实行获取到锁的线程，自旋就没有意义了。   

   

• 获取锁：假如锁是可用的，线程会获取锁并继承实行。
  
• 阻塞状态：假如锁被其他线程持有，当前线程会进入阻塞状态，等候锁的开释。
  
• 线程切换：线程调度器会选择其他就绪状态的线程来实行，以充分使用CPU资源。
  

     

• 在Java6之后自旋锁是自顺应的，好比对象刚刚的一次自旋操作乐成过，那么以为这次自旋乐成的大概性会高，就多自旋反复；反之，就少自旋乃至不自旋，总之，比较只能。
  
• 自旋会占用CPU时间，单核CPU自选就是浪费，多核CPU自旋才能发挥优势
  
• Java 7之后不能控制是否开启自选功能。
  

  4、偏向锁

   偏向锁，顾名思义，它会偏向于第一个访问锁的线程
  假如在运行过程中，同步锁只有一个线程访问，不存在多线程争用的情况，则线程是不需要触发同步的，这种情况下，就会给线程加一个偏向锁。线程第二次到达同步代码块时，会判断此时持有锁的线程是否就是自己，假如是则正常往下实行。由于之前没有开释锁，这里也就不需要重新加锁。假如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开销，性能极高。
假如在运行过程中，遇到了其他线程抢占锁，则持有偏向锁的线程会被挂起，JVM会消除它身上的偏向锁，将锁规复到标准的轻量级锁。偏向锁通过消除资源无竞争情况下的同步原语，进一步提高了程序的运行性能。一旦有第二个线程参加锁竞争，偏向锁就升级为轻量级锁（自旋锁）。升级为轻量级锁的时候需要取消偏向锁，取消偏向锁的时候会导致STW(stop the word)操作；
   锁竞争：假如多个线程轮流获取一个锁，但是每次获取锁的时候都很顺利，没有发生阻塞，那么就不存在锁竞争。只有当某线程尝试获取锁的时候，发现该锁已经被占用，只能等候其开释，这才发生了锁竞争。

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。