偏向锁、轻量级锁、重量级锁、synchronized的原理

爱被打了一巴掌 2024-04-06 12:50 62阅读 0赞

synchronized用的锁是存在Java对象头里的

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。、

32位JVM 的Mark Word的默认存储结构

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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

64位JVM 的Mark Word的默认存储结构

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### 锁的升级与对比 ###

#### 偏向锁 ####

偏向锁的引入：为了让线程获得锁的代价更低。节约了加锁的流程

当一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈帧中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，只需简单地测试一下对象头的Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。

偏向锁的撤销 ：等到竞争出现才释放锁，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。简单来说就是两个线程，一个有偏向锁，另一个来和他抢，只有这样，才会释放锁。只有等全局安全点的时候，才会撤销。

具体撤销过程：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

关闭偏向锁： 在java6，java7中默认启用可以通过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: ####

（1）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。

（2）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。

**自旋锁**的好处是在一个锁释放后可以最快速度的再给他加一个锁。坏处是比如三个自旋锁，一个抢到了资源并加锁，而另外两个自旋就会被浪费。如果有好多线程自选，那么一个成功，其他全都浪费，对cpu浪费很大。所以说 线程多的时候，我们就把轻量级锁就会变成重量级锁。重量级锁竞争失败的之后就会进入阻塞队列，就不会浪费cpu。当一个线程执行完会通知阻塞队列，再换一个线程执行。

轻量级锁与重量级锁的区别：轻量级锁加锁快，重量级锁一般不会对cpu造成浪费。

三个锁应用场景：无并发用偏向锁，低并发用轻量级锁，高并发用重量级锁

偏向锁在哪配置：对象头的Mark Word里

自旋锁要自旋多少次才能生成重量级锁：自旋超过10次生成重量级

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