java併發中常見的幾種鎖機制

1.偏向鎖

　

偏向鎖是JDK1.6提出來的一種鎖優化的機制。其核心的思想是，若是程序沒有競爭，則取消以前已經取得鎖的線程同步操做。也就是說，若某一鎖被線程獲取後，便進入偏向模式，當線程再次請求這個鎖時，就無需再進行相關的同步操做了，從而節約了操做時間，若是在此之間有其餘的線程進行了鎖請求，則鎖退出偏向模式。在JVM中使用-XX:+UseBiasedLocking

package jvmProject;

import java.util.List;
import java.util.Vector;

public class Biased {

    public static List<Integer> numberList = new Vector<Integer>();
    public static void main(String[] args) {
        long begin = System.currentTimeMillis();
        int count = 0;
        int startnum = 0;
        while(count<10000000){
            numberList.add(startnum);
            startnum+=2;
            count++;        
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end-begin);
    }
}

 

初始化一個Vector，往裏面添加10000000個Integer對象，而後輸出時間差。以此來測試偏向鎖的性能。至於爲何要使用Vector而不使用ArrayList呢？

由於ArrayList是線程不安全的，Vector是線程安全的。這樣說可能還不夠具體，能夠翻看一下源碼吧。

Vector中的幾乎全部操做是帶有sychronized的，而ArrayList是沒有的，因此Vector是線程安全的。

接下來咱們來測試一下，開啓偏向鎖和不開啓偏向鎖對程序性能的影響有多大。

 

 

配置JVM啓動（開啓偏向鎖）參數爲：

 

 

 

配置JVM啓動（關閉偏向鎖）參數爲：

 

 

Perfect！開啓偏向鎖的程序運行時間明顯較短，開啓偏向鎖比不開啓偏向鎖，在單個線程中操做一個對象的同步方法，是有必定的優點的。其實也能夠這樣理解，當只有一個線程操做帶有同步方法的Vector對象的時候，此時對Vector的操做就轉變成了對ArrayList的操做。

 

偏向鎖在鎖競爭激烈的場合沒有太強的優化效果，由於大量的競爭會致使持有鎖的線程不停地切換，鎖也很難保持在偏向模式，此時，使用偏向鎖不只得不到性能的優化，反而有可能下降系統的性能，所以，在激烈競爭的場合，能夠嘗試使用

-XX:-UseBiastedLocking參數禁用偏向鎖。

 

2.輕量級鎖

 

若是偏向鎖失敗，Java虛擬機就會讓線程申請輕量級鎖，輕量級鎖在虛擬機內部，使用一個成爲BasicObjectLock的對象實現的，這個對象內部由一個BasicLock對象和一個持有該鎖的Java對象指針組成。BasicObjectLock對象放置在Java棧幀中。在BasicLock對象內部還維護着displaced_header字段，用於備份對象頭部的Mark Word.

當一個線程持有一個對象的鎖的時候，對象頭部Mark Word信息以下

[ptr                       |00] locked  

末尾的兩位比特爲00，整個Mark Word爲指向BasicLock對象的指針。因爲BasicObjectLock對象在線程棧中，所以該指針必然指向持有該鎖的線程棧空間。當須要判斷一個線程是否持有該對象時，只須要簡單地判斷對象頭的指針是否在當前線程的棧地址範圍便可。同時，BasicLock對象的displaced_header，備份了原對象的Mark word內容，BasicObjectLock對象的obj字段則指向持有鎖的對象頭部。

 

3.重量級鎖

 

當輕量級鎖失敗，虛擬機就會使用重量級鎖。在使用重量級鎖的時，對象的Mark Word以下：

[ptr                     |10]  monitor

 

重量級鎖在操做過程當中，線程可能會被操做系統層面掛起，若是是這樣，線程間的切換和調用成本就會大大提升。

 

4.自旋鎖

      自旋鎖可使線程在沒有取得鎖的時候，不被掛起，而轉去執行一個空循環，（即所謂的自旋，就是本身執行空循環），若在若干個空循環後，線程若是能夠得到鎖，則繼續執行。若線程依然不能得到鎖，纔會被掛起。

使用自旋鎖後，線程被掛起的概率相對減小，線程執行的連貫性相對增強。所以，對於那些鎖競爭不是很激烈，鎖佔用時間很短的併發線程，具備必定的積極意義，但對於鎖競爭激烈，單線程鎖佔用很長時間的併發程序，自旋鎖在自旋等待後，每每毅然沒法得到對應的鎖，不只僅白白浪費了CPU時間，最終仍是免不了被掛起的操做 ，反而浪費了系統的資源。

在JDK1.6中，Java虛擬機提供-XX:+UseSpinning參數來開啓自旋鎖，使用-XX:PreBlockSpin參數來設置自旋鎖等待的次數。

在JDK1.7開始，自旋鎖的參數被取消，虛擬機再也不支持由用戶配置自旋鎖，自旋鎖老是會執行，自旋鎖次數也由虛擬機自動調整。