死磕Synchronized底層實現--重量級鎖

本文爲死磕Synchronized底層實現第三篇文章,內容爲重量級鎖實現。java

本系列文章將對HotSpot的synchronized鎖實現進行全面分析,內容包括偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖的加鎖、解鎖、鎖升級流程的原理及源碼分析,但願給在研究synchronized路上的同窗一些幫助。主要包括如下幾篇文章:node

死磕Synchronized底層實現--概論linux

死磕Synchronized底層實現--偏向鎖c++

死磕Synchronized底層實現--輕量級鎖git

死磕Synchronized底層實現--重量級鎖github

更多文章見我的博客:github.com/farmerjohng…docker

重量級的膨脹和加鎖流程

當出現多個線程同時競爭鎖時,會進入到synchronizer.cpp#slow_enter方法數據結構

void ObjectSynchronizer::slow_enter(Handle obj, BasicLock* lock, TRAPS) {
  markOop mark = obj->mark();
  assert(!mark->has_bias_pattern(), "should not see bias pattern here");
  // 若是是無鎖狀態
  if (mark->is_neutral()) {
    lock->set_displaced_header(mark);
    if (mark == (markOop) Atomic::cmpxchg_ptr(lock, obj()->mark_addr(), mark)) {
      TEVENT (slow_enter: release stacklock) ;
      return ;
    }
    // Fall through to inflate() ...
  } else
  // 若是是輕量級鎖重入
  if (mark->has_locker() && THREAD->is_lock_owned((address)mark->locker())) {
    assert(lock != mark->locker(), "must not re-lock the same lock");
    assert(lock != (BasicLock*)obj->mark(), "don't relock with same BasicLock");
    lock->set_displaced_header(NULL);
    return;
  }

 ...
 

  // 這時候須要膨脹爲重量級鎖,膨脹前,設置Displaced Mark Word爲一個特殊值,表明該鎖正在用一個重量級鎖的monitor
  lock->set_displaced_header(markOopDesc::unused_mark());
  //先調用inflate膨脹爲重量級鎖,該方法返回一個ObjectMonitor對象,而後調用其enter方法
  ObjectSynchronizer::inflate(THREAD, obj())->enter(THREAD);
}
複製代碼

inflate中完成膨脹過程。多線程

ObjectMonitor * ATTR ObjectSynchronizer::inflate (Thread * Self, oop object) {
  ...

  for (;;) {
      const markOop mark = object->mark() ;
      assert (!mark->has_bias_pattern(), "invariant") ;
    
      // mark是如下狀態中的一種:
      // * Inflated(重量級鎖狀態) - 直接返回
      // * Stack-locked(輕量級鎖狀態) - 膨脹
      // * INFLATING(膨脹中) - 忙等待直到膨脹完成
      // * Neutral(無鎖狀態) - 膨脹
      // * BIASED(偏向鎖) - 非法狀態,在這裏不會出現

      // CASE: inflated
      if (mark->has_monitor()) {
          // 已是重量級鎖狀態了,直接返回
          ObjectMonitor * inf = mark->monitor() ;
          ...
          return inf ;
      }

      // CASE: inflation in progress
      if (mark == markOopDesc::INFLATING()) {
         // 正在膨脹中,說明另外一個線程正在進行鎖膨脹,continue重試
         TEVENT (Inflate: spin while INFLATING) ;
         // 在該方法中會進行spin/yield/park等操做完成自旋動做 
         ReadStableMark(object) ;
         continue ;
      }
 
      if (mark->has_locker()) {
          // 當前輕量級鎖狀態,先分配一個ObjectMonitor對象,並初始化值
          ObjectMonitor * m = omAlloc (Self) ;
          
          m->Recycle();
          m->_Responsible  = NULL ;
          m->OwnerIsThread = 0 ;
          m->_recursions   = 0 ;
          m->_SpinDuration = ObjectMonitor::Knob_SpinLimit ;   // Consider: maintain by type/class
		  // 將鎖對象的mark word設置爲INFLATING (0)狀態 
          markOop cmp = (markOop) Atomic::cmpxchg_ptr (markOopDesc::INFLATING(), object->mark_addr(), mark) ;
          if (cmp != mark) {
             omRelease (Self, m, true) ;
             continue ;       // Interference -- just retry
          }

          // 棧中的displaced mark word
          markOop dmw = mark->displaced_mark_helper() ;
          assert (dmw->is_neutral(), "invariant") ;

          // 設置monitor的字段
          m->set_header(dmw) ;
          // owner爲Lock Record
          m->set_owner(mark->locker());
          m->set_object(object);
          ...
          // 將鎖對象頭設置爲重量級鎖狀態
          object->release_set_mark(markOopDesc::encode(m));

         ...
          return m ;
      }

      // CASE: neutral
  	 
      // 分配以及初始化ObjectMonitor對象
      ObjectMonitor * m = omAlloc (Self) ;
      // prepare m for installation - set monitor to initial state
      m->Recycle();
      m->set_header(mark);
      // owner爲NULL
      m->set_owner(NULL);
      m->set_object(object);
      m->OwnerIsThread = 1 ;
      m->_recursions   = 0 ;
      m->_Responsible  = NULL ;
      m->_SpinDuration = ObjectMonitor::Knob_SpinLimit ;       // consider: keep metastats by type/class
	  // 用CAS替換對象頭的mark word爲重量級鎖狀態
      if (Atomic::cmpxchg_ptr (markOopDesc::encode(m), object->mark_addr(), mark) != mark) {
          // 不成功說明有另一個線程在執行inflate,釋放monitor對象
          m->set_object (NULL) ;
          m->set_owner  (NULL) ;
          m->OwnerIsThread = 0 ;
          m->Recycle() ;
          omRelease (Self, m, true) ;
          m = NULL ;
          continue ;
          // interference - the markword changed - just retry.
          // The state-transitions are one-way, so there's no chance of
          // live-lock -- "Inflated" is an absorbing state.
      }

      ...
      return m ;
  }
}

複製代碼

inflate中是一個for循環,主要是爲了處理多線程同時調用inflate的狀況。而後會根據鎖對象的狀態進行不一樣的處理:app

1.已是重量級狀態,說明膨脹已經完成,直接返回

2.若是是輕量級鎖則須要進行膨脹操做

3.若是是膨脹中狀態,則進行忙等待

4.若是是無鎖狀態則須要進行膨脹操做

其中輕量級鎖和無鎖狀態須要進行膨脹操做,輕量級鎖膨脹流程以下:

1.調用omAlloc分配一個ObjectMonitor對象(如下簡稱monitor),在omAlloc方法中會先從線程私有的monitor集合omFreeList中分配對象,若是omFreeList中已經沒有monitor對象,則從JVM全局的gFreeList中分配一批monitoromFreeList中。

2.初始化monitor對象

3.將狀態設置爲膨脹中(INFLATING)狀態

4.設置monitor的header字段爲displaced mark word,owner字段爲Lock Record,obj字段爲鎖對象

5.設置鎖對象頭的mark word爲重量級鎖狀態,指向第一步分配的monitor對象

無鎖狀態下的膨脹流程以下:

1.調用omAlloc分配一個ObjectMonitor對象(如下簡稱monitor)

2.初始化monitor對象

3.設置monitor的header字段爲mark word,owner字段爲null,obj字段爲鎖對象

4.設置鎖對象頭的mark word爲重量級鎖狀態,指向第一步分配的monitor對象

至於爲何輕量級鎖須要一個膨脹中(INFLATING)狀態,代碼中的註釋是:

// Why do we CAS a 0 into the mark-word instead of just CASing the
// mark-word from the stack-locked value directly to the new inflated state?
// Consider what happens when a thread unlocks a stack-locked object.
// It attempts to use CAS to swing the displaced header value from the
// on-stack basiclock back into the object header. Recall also that the
// header value (hashcode, etc) can reside in (a) the object header, or
// (b) a displaced header associated with the stack-lock, or (c) a displaced
// header in an objectMonitor. The inflate() routine must copy the header
// value from the basiclock on the owner's stack to the objectMonitor, all
// the while preserving the hashCode stability invariants. If the owner
// decides to release the lock while the value is 0, the unlock will fail
// and control will eventually pass from slow_exit() to inflate. The owner
// will then spin, waiting for the 0 value to disappear. Put another way,
// the 0 causes the owner to stall if the owner happens to try to
// drop the lock (restoring the header from the basiclock to the object)
// while inflation is in-progress. This protocol avoids races that might
// would otherwise permit hashCode values to change or "flicker" for an object.
// Critically, while object->mark is 0 mark->displaced_mark_helper() is stable.
// 0 serves as a "BUSY" inflate-in-progress indicator.
複製代碼

我沒太看懂,有知道的同窗能夠指點下~

膨脹完成以後,會調用enter方法得到鎖

void ATTR ObjectMonitor::enter(TRAPS) {
   
  Thread * const Self = THREAD ;
  void * cur ;
  // owner爲null表明無鎖狀態,若是能CAS設置成功,則當前線程直接得到鎖
  cur = Atomic::cmpxchg_ptr (Self, &_owner, NULL) ;
  if (cur == NULL) {
     ...
     return ;
  }
  // 若是是重入的狀況
  if (cur == Self) {
     // TODO-FIXME: check for integer overflow! BUGID 6557169.
     _recursions ++ ;
     return ;
  }
  // 當前線程是以前持有輕量級鎖的線程。由輕量級鎖膨脹且第一次調用enter方法,那cur是指向Lock Record的指針
  if (Self->is_lock_owned ((address)cur)) {
    assert (_recursions == 0, "internal state error");
    // 重入計數重置爲1
    _recursions = 1 ;
    // 設置owner字段爲當前線程(以前owner是指向Lock Record的指針)
    _owner = Self ;
    OwnerIsThread = 1 ;
    return ;
  }

  ...

  // 在調用系統的同步操做以前,先嚐試自旋得到鎖
  if (Knob_SpinEarly && TrySpin (Self) > 0) {
     ...
     //自旋的過程當中得到了鎖,則直接返回
     Self->_Stalled = 0 ;
     return ;
  }

  ...

  { 
    ...

    for (;;) {
      jt->set_suspend_equivalent();
      // 在該方法中調用系統同步操做
      EnterI (THREAD) ;
      ...
    }
    Self->set_current_pending_monitor(NULL);
    
  }

  ...

}

複製代碼
  1. 若是當前是無鎖狀態、鎖重入、當前線程是以前持有輕量級鎖的線程則進行簡單操做後返回。
  2. 先自旋嘗試得到鎖,這樣作的目的是爲了減小執行操做系統同步操做帶來的開銷
  3. 調用EnterI方法得到鎖或阻塞

EnterI方法比較長,在看以前,咱們先闡述下其大體原理:

一個ObjectMonitor對象包括這麼幾個關鍵字段:cxq(下圖中的ContentionList),EntryList ,WaitSet,owner。

其中cxq ,EntryList ,WaitSet都是由ObjectWaiter的鏈表結構,owner指向持有鎖的線程。

1517900250327

當一個線程嘗試得到鎖時,若是該鎖已經被佔用,則會將該線程封裝成一個ObjectWaiter對象插入到cxq的隊列的隊首,而後調用park函數掛起當前線程。在linux系統上,park函數底層調用的是gclib庫的pthread_cond_wait,JDK的ReentrantLock底層也是用該方法掛起線程的。更多細節能夠看我以前的兩篇文章:關於同步的一點思考-下linux內核級同步機制--futex

當線程釋放鎖時,會從cxq或EntryList中挑選一個線程喚醒,被選中的線程叫作Heir presumptive即假定繼承人(應該是這樣翻譯),就是圖中的Ready Thread,假定繼承人被喚醒後會嘗試得到鎖,但synchronized是非公平的,因此假定繼承人不必定能得到鎖(這也是它叫"假定"繼承人的緣由)。

若是線程得到鎖後調用Object#wait方法,則會將線程加入到WaitSet中,當被Object#notify喚醒後,會將線程從WaitSet移動到cxq或EntryList中去。須要注意的是,當調用一個鎖對象的waitnotify方法時,如當前鎖的狀態是偏向鎖或輕量級鎖則會先膨脹成重量級鎖

synchronizedmonitor鎖機制和JDK的ReentrantLockCondition是很類似的,ReentrantLock也有一個存放等待獲取鎖線程的鏈表,Condition也有一個相似WaitSet的集合用來存放調用了await的線程。若是你以前對ReentrantLock有深刻了解,那理解起monitor應該是很簡單。

回到代碼上,開始分析EnterI方法:

void ATTR ObjectMonitor::EnterI (TRAPS) {
    Thread * Self = THREAD ;
    ...
    // 嘗試得到鎖
    if (TryLock (Self) > 0) {
        ...
        return ;
    }

    DeferredInitialize () ;
 
	// 自旋
    if (TrySpin (Self) > 0) {
        ...
        return ;
    }
    
    ...
	
    // 將線程封裝成node節點中
    ObjectWaiter node(Self) ;
    Self->_ParkEvent->reset() ;
    node._prev   = (ObjectWaiter *) 0xBAD ;
    node.TState  = ObjectWaiter::TS_CXQ ;

    // 將node節點插入到_cxq隊列的頭部,cxq是一個單向鏈表
    ObjectWaiter * nxt ;
    for (;;) {
        node._next = nxt = _cxq ;
        if (Atomic::cmpxchg_ptr (&node, &_cxq, nxt) == nxt) break ;

        // CAS失敗的話 再嘗試得到鎖,這樣能夠下降插入到_cxq隊列的頻率
        if (TryLock (Self) > 0) {
            ...
            return ;
        }
    }

	// SyncFlags默認爲0,若是沒有其餘等待的線程,則將_Responsible設置爲本身
    if ((SyncFlags & 16) == 0 && nxt == NULL && _EntryList == NULL) {
        Atomic::cmpxchg_ptr (Self, &_Responsible, NULL) ;
    }


    TEVENT (Inflated enter - Contention) ;
    int nWakeups = 0 ;
    int RecheckInterval = 1 ;

    for (;;) {

        if (TryLock (Self) > 0) break ;
        assert (_owner != Self, "invariant") ;

        ...

        // park self
        if (_Responsible == Self || (SyncFlags & 1)) {
            // 當前線程是_Responsible時,調用的是帶時間參數的park
            TEVENT (Inflated enter - park TIMED) ;
            Self->_ParkEvent->park ((jlong) RecheckInterval) ;
            // Increase the RecheckInterval, but clamp the value.
            RecheckInterval *= 8 ;
            if (RecheckInterval > 1000) RecheckInterval = 1000 ;
        } else {
            //不然直接調用park掛起當前線程
            TEVENT (Inflated enter - park UNTIMED) ;
            Self->_ParkEvent->park() ;
        }

        if (TryLock(Self) > 0) break ;

        ...
        
        if ((Knob_SpinAfterFutile & 1) && TrySpin (Self) > 0) break ;

       	...
        // 在釋放鎖時,_succ會被設置爲EntryList或_cxq中的一個線程
        if (_succ == Self) _succ = NULL ;

        // Invariant: after clearing _succ a thread *must* retry _owner before parking.
        OrderAccess::fence() ;
    }

   // 走到這裏說明已經得到鎖了

    assert (_owner == Self      , "invariant") ;
    assert (object() != NULL    , "invariant") ;
  
	// 將當前線程的node從cxq或EntryList中移除
    UnlinkAfterAcquire (Self, &node) ;
    if (_succ == Self) _succ = NULL ;
	if (_Responsible == Self) {
        _Responsible = NULL ;
        OrderAccess::fence();
    }
    ...
    return ;
}

複製代碼

主要步驟有3步:

  1. 將當前線程插入到cxq隊列的隊首
  2. 而後park當前線程
  3. 當被喚醒後再嘗試得到鎖

這裏須要特別說明的是_Responsible_succ兩個字段的做用:

當競爭發生時,選取一個線程做爲_Responsible_Responsible線程調用的是有時間限制的park方法,其目的是防止出現擱淺現象。

_succ線程是在線程釋放鎖是被設置,其含義是Heir presumptive,也就是咱們上面說的假定繼承人。

重量級鎖的釋放

重量級鎖釋放的代碼在ObjectMonitor::exit

void ATTR ObjectMonitor::exit(bool not_suspended, TRAPS) {
   Thread * Self = THREAD ;
   // 若是_owner不是當前線程
   if (THREAD != _owner) {
     // 當前線程是以前持有輕量級鎖的線程。由輕量級鎖膨脹後還沒調用過enter方法,_owner會是指向Lock Record的指針。
     if (THREAD->is_lock_owned((address) _owner)) {
       assert (_recursions == 0, "invariant") ;
       _owner = THREAD ;
       _recursions = 0 ;
       OwnerIsThread = 1 ;
     } else {
       // 異常狀況:當前不是持有鎖的線程
       TEVENT (Exit - Throw IMSX) ;
       assert(false, "Non-balanced monitor enter/exit!");
       if (false) {
          THROW(vmSymbols::java_lang_IllegalMonitorStateException());
       }
       return;
     }
   }
   // 重入計數器還不爲0,則計數器-1後返回
   if (_recursions != 0) {
     _recursions--;        // this is simple recursive enter
     TEVENT (Inflated exit - recursive) ;
     return ;
   }

   // _Responsible設置爲null
   if ((SyncFlags & 4) == 0) {
      _Responsible = NULL ;
   }

   ...

   for (;;) {
      assert (THREAD == _owner, "invariant") ;

      // Knob_ExitPolicy默認爲0
      if (Knob_ExitPolicy == 0) {
         // code 1:先釋放鎖,這時若是有其餘線程進入同步塊則能得到鎖
         OrderAccess::release_store_ptr (&_owner, NULL) ;   // drop the lock
         OrderAccess::storeload() ;                         // See if we need to wake a successor
         // code 2:若是沒有等待的線程或已經有假定繼承人
         if ((intptr_t(_EntryList)|intptr_t(_cxq)) == 0 || _succ != NULL) {
            TEVENT (Inflated exit - simple egress) ;
            return ;
         }
         TEVENT (Inflated exit - complex egress) ;

         // code 3:要執行以後的操做須要從新得到鎖,即設置_owner爲當前線程
         if (Atomic::cmpxchg_ptr (THREAD, &_owner, NULL) != NULL) {
            return ;
         }
         TEVENT (Exit - Reacquired) ;
      } 
      ...

      ObjectWaiter * w = NULL ;
      // code 4:根據QMode的不一樣會有不一樣的喚醒策略,默認爲0
      int QMode = Knob_QMode ;
	 
      if (QMode == 2 && _cxq != NULL) {
          // QMode == 2 : cxq中的線程有更高優先級,直接喚醒cxq的隊首線程
          w = _cxq ;
          assert (w != NULL, "invariant") ;
          assert (w->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "Invariant") ;
          ExitEpilog (Self, w) ;
          return ;
      }

      if (QMode == 3 && _cxq != NULL) {
          // 將cxq中的元素插入到EntryList的末尾
          w = _cxq ;
          for (;;) {
             assert (w != NULL, "Invariant") ;
             ObjectWaiter * u = (ObjectWaiter *) Atomic::cmpxchg_ptr (NULL, &_cxq, w) ;
             if (u == w) break ;
             w = u ;
          }
          assert (w != NULL              , "invariant") ;

          ObjectWaiter * q = NULL ;
          ObjectWaiter * p ;
          for (p = w ; p != NULL ; p = p->_next) {
              guarantee (p->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "Invariant") ;
              p->TState = ObjectWaiter::TS_ENTER ;
              p->_prev = q ;
              q = p ;
          }

          // Append the RATs to the EntryList
          // TODO: organize EntryList as a CDLL so we can locate the tail in constant-time.
          ObjectWaiter * Tail ;
          for (Tail = _EntryList ; Tail != NULL && Tail->_next != NULL ; Tail = Tail->_next) ;
          if (Tail == NULL) {
              _EntryList = w ;
          } else {
              Tail->_next = w ;
              w->_prev = Tail ;
          }

          // Fall thru into code that tries to wake a successor from EntryList
      }

      if (QMode == 4 && _cxq != NULL) {
          // 將cxq插入到EntryList的隊首
          w = _cxq ;
          for (;;) {
             assert (w != NULL, "Invariant") ;
             ObjectWaiter * u = (ObjectWaiter *) Atomic::cmpxchg_ptr (NULL, &_cxq, w) ;
             if (u == w) break ;
             w = u ;
          }
          assert (w != NULL              , "invariant") ;

          ObjectWaiter * q = NULL ;
          ObjectWaiter * p ;
          for (p = w ; p != NULL ; p = p->_next) {
              guarantee (p->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "Invariant") ;
              p->TState = ObjectWaiter::TS_ENTER ;
              p->_prev = q ;
              q = p ;
          }

          // Prepend the RATs to the EntryList
          if (_EntryList != NULL) {
              q->_next = _EntryList ;
              _EntryList->_prev = q ;
          }
          _EntryList = w ;

          // Fall thru into code that tries to wake a successor from EntryList
      }

      w = _EntryList  ;
      if (w != NULL) {
          // 若是EntryList不爲空,則直接喚醒EntryList的隊首元素
          assert (w->TState == ObjectWaiter::TS_ENTER, "invariant") ;
          ExitEpilog (Self, w) ;
          return ;
      }

      // EntryList爲null,則處理cxq中的元素
      w = _cxq ;
      if (w == NULL) continue ;

      // 由於以後要將cxq的元素移動到EntryList,因此這裏將cxq字段設置爲null
      for (;;) {
          assert (w != NULL, "Invariant") ;
          ObjectWaiter * u = (ObjectWaiter *) Atomic::cmpxchg_ptr (NULL, &_cxq, w) ;
          if (u == w) break ;
          w = u ;
      }
      TEVENT (Inflated exit - drain cxq into EntryList) ;

      assert (w != NULL              , "invariant") ;
      assert (_EntryList  == NULL    , "invariant") ;


      if (QMode == 1) {
         // QMode == 1 : 將cxq中的元素轉移到EntryList,並反轉順序
         ObjectWaiter * s = NULL ;
         ObjectWaiter * t = w ;
         ObjectWaiter * u = NULL ;
         while (t != NULL) {
             guarantee (t->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "invariant") ;
             t->TState = ObjectWaiter::TS_ENTER ;
             u = t->_next ;
             t->_prev = u ;
             t->_next = s ;
             s = t;
             t = u ;
         }
         _EntryList  = s ;
         assert (s != NULL, "invariant") ;
      } else {
         // QMode == 0 or QMode == 2‘
         // 將cxq中的元素轉移到EntryList
         _EntryList = w ;
         ObjectWaiter * q = NULL ;
         ObjectWaiter * p ;
         for (p = w ; p != NULL ; p = p->_next) {
             guarantee (p->TState == ObjectWaiter::TS_CXQ, "Invariant") ;
             p->TState = ObjectWaiter::TS_ENTER ;
             p->_prev = q ;
             q = p ;
         }
      }


      // _succ不爲null,說明已經有個繼承人了,因此不須要當前線程去喚醒,減小上下文切換的比率
      if (_succ != NULL) continue;

      w = _EntryList  ;
      // 喚醒EntryList第一個元素
      if (w != NULL) {
          guarantee (w->TState == ObjectWaiter::TS_ENTER, "invariant") ;
          ExitEpilog (Self, w) ;
          return ;
      }
   }
}
複製代碼

在進行必要的鎖重入判斷以及自旋優化後,進入到主要邏輯:

code 1 設置owner爲null,即釋放鎖,這個時刻其餘的線程能獲取到鎖。這裏是一個非公平鎖的優化;

code 2 若是當前沒有等待的線程則直接返回就行了,由於不須要喚醒其餘線程。或者若是說succ不爲null,表明當前已經有個"醒着的"繼承人線程,那當前線程不須要喚醒任何線程;

code 3 當前線程從新得到鎖,由於以後要操做cxq和EntryList隊列以及喚醒線程;

code 4根據QMode的不一樣,會執行不一樣的喚醒策略;

根據QMode的不一樣,有不一樣的處理方式:

  1. QMode = 2且cxq非空:取cxq隊列隊首的ObjectWaiter對象,調用ExitEpilog方法,該方法會喚醒ObjectWaiter對象的線程,而後當即返回,後面的代碼不會執行了;
  2. QMode = 3且cxq非空:把cxq隊列插入到EntryList的尾部;
  3. QMode = 4且cxq非空:把cxq隊列插入到EntryList的頭部;
  4. QMode = 0:暫時什麼都不作,繼續往下看;

只有QMode=2的時候會提早返回,等於0、三、4的時候都會繼續往下執行:

1.若是EntryList的首元素非空,就取出來調用ExitEpilog方法,該方法會喚醒ObjectWaiter對象的線程,而後當即返回; 2.若是EntryList的首元素爲空,就將cxq的全部元素放入到EntryList中,而後再從EntryList中取出來隊首元素執行ExitEpilog方法,而後當即返回;

以上對QMode的概括參考了這篇文章。另外說下,關於如何編譯JVM,能夠看看該博主的這篇文章,該博主弄了一個docker鏡像,傻瓜編譯~

QMode默認爲0,結合上面的流程咱們能夠看這麼個demo:

public class SyncDemo {

    public static void main(String[] args) {

        SyncDemo syncDemo1 = new SyncDemo();
        syncDemo1.startThreadA();
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        syncDemo1.startThreadB();
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        syncDemo1.startThreadC();
       

    }

    final Object lock = new Object();


    public void startThreadA() {
        new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                System.out.println("A get lock");
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("A release lock");
            }
        }, "thread-A").start();
    }

    public void startThreadB() {
        new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                System.out.println("B get lock");
            }
        }, "thread-B").start();
    }

    public void startThreadC() {
        new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {

                System.out.println("C get lock");
            }
        }, "thread-C").start();
    }


}
複製代碼

默認策略下,在A釋放鎖後必定是C線程先得到鎖。由於在獲取鎖時,是將當前線程插入到cxq的頭部,而釋放鎖時,默認策略是:若是EntryList爲空,則將cxq中的元素按原有順序插入到到EntryList,並喚醒第一個線程。也就是當EntryList爲空時,是後來的線程先獲取鎖。這點JDK中的Lock機制是不同的。

Synchronized和ReentrantLock的區別

原理弄清楚了,順便總結了幾點Synchronized和ReentrantLock的區別:

  1. Synchronized是JVM層次的鎖實現,ReentrantLock是JDK層次的鎖實現;
  2. Synchronized的鎖狀態是沒法在代碼中直接判斷的,可是ReentrantLock能夠經過ReentrantLock#isLocked判斷;
  3. Synchronized是非公平鎖,ReentrantLock是能夠是公平也能夠是非公平的;
  4. Synchronized是不能夠被中斷的,而ReentrantLock#lockInterruptibly方法是能夠被中斷的;
  5. 在發生異常時Synchronized會自動釋放鎖(由javac編譯時自動實現),而ReentrantLock須要開發者在finally塊中顯示釋放鎖;
  6. ReentrantLock獲取鎖的形式有多種:如當即返回是否成功的tryLock(),以及等待指定時長的獲取,更加靈活;
  7. Synchronized在特定的狀況下對於已經在等待的線程是後來的線程先得到鎖(上文有說),而ReentrantLock對於已經在等待的線程必定是先來的線程先得到鎖;

End

總的來講Synchronized的重量級鎖和ReentrantLock的實現上仍是有不少類似的,包括其數據結構、掛起線程方式等等。在平常使用中,如無特殊要求用Synchronized就夠了。你深刻了解這二者其中一個的實現,瞭解另一個或其餘鎖機制都比較容易,這也是咱們常說的技術上的相通性。

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