不懂什么是锁?看看这篇你就明白了 (8)

不懂什么是锁?看看这篇你就明白了

关闭偏向锁

偏向锁在Java 6 和Java 7 里是默认启用的。由于偏向锁是为了在只有一个线程执行同步块时提高性能,如果你确定应用程序里所有的锁通常情况下处于竞争状态,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。

关于 epoch

偏向锁的对象头中有一个被称为 epoch 的值,它作为偏差有效性的时间戳。

轻量级锁

轻量级锁是指当前锁是偏向锁的时候,资源被另外的线程所访问,那么偏向锁就会升级为轻量级锁,其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁,不会阻塞,从而提高性能,下面是详细的获取过程。

轻量级锁加锁过程

紧接着上一步,如果 CAS 操作替换 ThreadID 没有获取成功,执行下一步

如果使用 CAS 操作替换 ThreadID 失败(这时候就切换到另外一个线程的角度)说明该资源已被同步访问过,这时候就会执行锁的撤销操作,撤销偏向锁,然后等原持有偏向锁的线程到达全局安全点(SafePoint)时,会暂停原持有偏向锁的线程,然后会检查原持有偏向锁的状态,如果已经退出同步,就会唤醒持有偏向锁的线程,执行下一步

检查对象头中的 Mark Word 记录的是否是当前线程 ID,如果是,执行同步代码,如果不是,执行偏向锁获取流程 的第2步。

如果用流程表示的话就是下面这样(已经包含偏向锁的获取)

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重量级锁

重量级锁的获取流程比较复杂,小伙伴们做好准备,其实多看几遍也没那么麻烦,呵呵。

重量级锁的获取流程

接着上面偏向锁的获取过程,由偏向锁升级为轻量级锁,执行下一步

会在原持有偏向锁的线程的栈中分配锁记录,将对象头中的 Mark Word 拷贝到原持有偏向锁线程的记录中,然后原持有偏向锁的线程获得轻量级锁,然后唤醒原持有偏向锁的线程,从安全点处继续执行,执行完毕后,执行下一步,当前线程执行第4步

执行完毕后,开始轻量级解锁操作,解锁需要判断两个条件

判断对象头中的 Mark Word 中锁记录指针是否指向当前栈中记录的指针

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拷贝在当前线程锁记录的 Mark Word 信息是否与对象头中的 Mark Word 一致。

如果上面两个判断条件都符合的话,就进行锁释放,如果其中一个条件不符合,就会释放锁,并唤起等待的线程,进行新一轮的锁竞争。

在当前线程的栈中分配锁记录,拷贝对象头中的 MarkWord 到当前线程的锁记录中,执行 CAS 加锁操作,会把对象头 Mark Word 中锁记录指针指向当前线程锁记录,如果成功,获取轻量级锁,执行同步代码,然后执行第3步,如果不成功,执行下一步

当前线程没有使用 CAS 成功获取锁,就会自旋一会儿,再次尝试获取,如果在多次自旋到达上限后还没有获取到锁,那么轻量级锁就会升级为 重量级锁

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如果用流程图表示是这样的

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锁的公平性与非公平性

我们知道,在并发环境中,多个线程需要对同一资源进行访问,同一时刻只能有一个线程能够获取到锁并进行资源访问,那么剩下的这些线程怎么办呢?这就好比食堂排队打饭的模型,最先到达食堂的人拥有最先买饭的权利,那么剩下的人就需要在第一个人后面排队,这是理想的情况,即每个人都能够买上饭。那么现实情况是,在你排队的过程中,就有个别不老实的人想走捷径,插队打饭,如果插队的这个人后面没有人制止他这种行为,他就能够顺利买上饭,如果有人制止,他就也得去队伍后面排队。

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