Java多線程併發之鎖的概念/同步關鍵字/synchronized在JVM的底層是如何實現的

時間 2019-12-07

標籤 java 多線程併發概念同步關鍵字 synchronized jvm 底層如何實現欄目 Java 简体版

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今天又是愛學習的一天哦~html

日期：2019-6-27 21:10:45java

鎖

鎖的概念

自旋鎖

概念：不放棄CPU事件，不斷使用 CAS 嘗試對數據進行更新，直到成功
實例：AtomicInt 使用自旋鎖，保證數據的原子性
其實也是一種樂觀鎖

樂觀鎖

悲觀鎖

獨享鎖（寫鎖）

共享鎖（讀鎖）

可重入鎖

synchronized 就是可重入鎖
- 同一個線程，在拿到一次鎖以後，能夠繼續調用同一把鎖所同步的代碼。

public synchronized void task(Object arg){
	System.out.print(Thread.currentThread() + "開始執行" + arg);
    if(arg == null){
     	this.task(new Object());   
    }
    System.out.print(Thread.currentThread() + "執行結束" + arg);
}

//main
new Obj().task(null);
複製代碼

同步關鍵字

synchronized

線程封閉

鎖消除

對於某些局部變量的代碼，可能不會出現線程安全問題，那樣鎖就會被消除

public void genStr(){
    //JIT 優化，消除了鎖
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append("a");
    sb.append("b");
    sb.append("c");
}
複製代碼

鎖粗化

屬於運行時的 JIT 編譯優化git

鎖的範圍會被擴大
sych 會鎖到 for 循環外面

public class LockDemo01{
    int count;
  	public void runTest(){
     	 for(int i = 0; i < 10000; i++){
          	synchronized(this){
             	count++;   
            }
         }
    }
}
複製代碼

經過 JitWatch 查看通過 jit 優化後的代碼

www.cnblogs.com/stevenczp/p… www.cnblogs.com/stevenczp/p…github

一、輸出jit日誌（windows）在jre/bin/server 放置hsdis動態連接庫 eclise、idea等工具，加上JVM參數 -server -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -XX:+LogCompilation -XX:LogFile=jit.logwindows

二、工具安裝下載 github.com/AdoptOpenJD… 解壓經過maven運行 mvn clean compile exec:java安全

三、配置jitwatch 頁面選擇 config，配置要調試的項目src源碼路徑，和class編譯路徑打開jit.log 點擊start 四、在分析的結果中，選中指定的類，再選擇右側的具體方法，則彈出jit編譯結果app

同步關鍵字加鎖原理

大致結構

Obj Head 中的 mark word

BitFields 和 State 的對應關係。maven

Lock Record Address 存儲 thread stack 中 LockRecord 的地址** >>> 輕量級鎖**
Monitor Address 存儲 monitor obj 的地址 >>> 重量級鎖
- 由於涉及到了 monitor obj，因此能夠認爲是重量級的
TheadId 線程在 JVM 中的Id >>> 偏向鎖

HotspotOverview.pdfide

鎖狀態的改變

無鎖 -> 輕量級鎖

CAS！CAS！CAS！CAS！CAS！CAS！CAS！工具

加鎖

解鎖

偏向鎖 -> 輕量級鎖

問題：線程重入是如何斷定的
- 由於在 Lock Record Address 中記錄了當前持有鎖的線程的棧地址，因此能夠比對出，是否能夠重入

輕量級鎖 -> 重量級鎖

對象頭中鎖的狀態（我的理解）

重量級鎖/輕量級鎖/未鎖定

相關代碼：src.share.vm.runtime.ObjectMonitor

當線程-1 請求持有鎖時，若是對象時 01 (unlock)，則會得到鎖，並將對象頭中的標誌位置爲輕量級鎖 (00)
線程是經過 CAS 自旋的方式去請求鎖的
當對象狀態位 00 時，有其餘線程請求鎖，線程首先經過 CAS 自旋的方式去嘗試得到鎖，當嘗試達到次數沒有得到時，對象的狀態會變爲 10.
這裏再也不使用自旋等待的緣由是自旋會消耗大量資源
之因此是重量級，是由於要操做兩個對象 > 原對象、monitor 對象
此時對象的 monitor 中，_owner 會變爲線程-1，新的請求線程會放到 _EntryList 中等待
_EntryList 是爭搶隊列！！！
線程釋放 _owner 會有兩種方式
當持有鎖的線程執行完後，會 monitorExit.
調用對象的 wait 方法後，會進入等待集合 _waiters
線程要進入 _waiters 隊列，須要 _owner 線程調用 wait 方法，因此須要在同步代碼塊中執行 wait()/notify() 操做
由於等待集合是 Set，因此 notify 喚醒的時候不肯定喚醒哪一個

偏向鎖

優先級：未鎖定 >>> 偏向鎖 >>> 輕量級 >>> 重量級

輕量級鎖的標誌位存在對象頭的 MarkWord 中，默認是開啓的
具體過程
1. 線程1 請求持有鎖，會先檢查偏向鎖鎖的標誌位，若是爲 1 打開，則經過 CAS 修改線程信息。
2. 線程信息中記錄了當前得到偏向鎖的線程的 ThreadId
3. 若是修改爲功，就拿到了鎖
4. 若是經過 CAS 修改失敗，且線程狀態是 01 未鎖定，則升級到輕量級鎖被清空標誌位
5. 偏向鎖釋放，會清空線程信息
爲何要用偏向鎖
- 由於 JVM 的設計理念認爲，大多數狀況下，並不存在鎖競爭，不須要頻繁修改標誌位，減小了變爲重量級鎖的可能性。帶來了性能提高。