Java多线程学习笔记 (4)

虽然cmpxchg指令不是原子的，但是加了lock指令后，则cmpxhg被上锁，不允许被打断。 在单核CPU中，无须加lock，在多核CPU中，必须加lock，可以参考stackoverflow上的这个回答:

使用CAS好处

jdk早期是重量级别锁 ，通过0x80中断 进行用户态和内核态转换，所以效率比较低，有了CAS操作，大大提升了效率。

对象的内存布局(Hotspot实现) 使用jol查看一个对象的内存布局

我们可以通过jol包来查看一下某个对象的内存布局

引入jol依赖

<dependency> <groupId>org.openjdk.jol</groupId> <artifactId>jol-core</artifactId> <version>0.15</version> </dependency>

示例代码(ObjectModel.java)

public class ObjectModel { public static void main(String[] args) { T o = new T(); String s = ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable(); System.out.println(s); } } class T{ }

配置VM参数，开启指针压缩

-XX:+UseCompressedClassPointers

运行结果如下：

OFF SZ TYPE DESCRIPTION VALUE 0 8 (object header: mark) 0x0000000000000005 (biasable; age: 0) 8 4 (object header: class) 0x00067248 12 4 (object alignment gap) Instance size: 16 bytes Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

其中8个字节的markword

4个字节的类型指针，可以找到T.class

这里一共是12个字节， 由于字节数务必是8的整数倍，所以补上4个字节，共16个字节

我们修改一下T这个类

class T{ public int a = 3; public long b = 3l; }

再次执行,可以看到结果是

OFF SZ TYPE DESCRIPTION VALUE 0 8 (object header: mark) 0x0000000000000005 (biasable; age: 0) 8 4 (object header: class) 0x00067248 12 4 int T.a 3 16 8 long T.b 3 Instance size: 24 bytes Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total

其中多了4位表示int这个成员变量，多了8位表示long这个成员变量, 相加等于24，正好是8的整数倍，不需要补齐。

内存布局详细说明

使用synchronized就是修改了对象的markword信息，markword中还记录了GC信息，Hashcode信息

锁升级过程

偏向锁

synchronized代码段多数时间是一个线程在运行，谁先来，这个就偏向谁，用当前线程标记一下。

轻量级锁（自旋锁，无锁）

偏向锁撤销，然后竞争，每个线程在自己线程栈中存一个LR（lock record）锁记录

偏向锁和轻量级锁都是用户空间完成的，重量级锁需要向操作系统申请。
两个线程争抢的方式将lock record的指针，指针指向哪个线程的LR，哪个线程就拿到锁，另外的线程用CAS的方式继续竞争

重量级锁

JVM的ObjectMonitor去操作系统申请。

如果发生异常，synchronized会自动释放锁

interpreteRuntime.cpp --> monitorenter

锁重入

synchronized是可重入锁
可重入次数必须记录，因为解锁需要对应可重入次数的记录
偏向锁：记录在线程栈中，每重入一次，LR+1，备份原来的markword
轻量级锁：类似偏向锁
重量级锁：记录在ObjectMonitor的一个字段中

自旋锁什么时候升级为重量级锁？

有线程超过十次自旋

-XX：PreBlockSpin（jdk1.6之前）

自旋的线程超过CPU核数一半

jdk1.6 以后，JVM自己控制

为什么有偏向锁启动和偏向锁未启动？

未启动：普通对象001
已启动：匿名偏向101

为什么有自旋锁还需要重量级锁？

因为自旋会占用CPU时间，消耗CPU资源，如果自旋的线程多，CPU资源会被消耗，所以会升级成重量级锁（队列）例如：ObjectMonitor里面的WaitSet，重量级锁会把线程都丢到WaitSet中冻结, 不需要消耗CPU资源

偏向锁是否一定比自旋锁效率高？