Java 加鎖與解鎖

今天看極客時間的時候看到了 java 鎖的一篇文章，其中關於加鎖與解鎖的幾個點不是特別理解，晚上專門差了一下資料，算是弄明白了。

疑問

爲何解鎖的時候，cas 釋放失敗就證實有其餘線程來獲取過鎖呢？

原理

每個java對象都擁有一個對象頭，對象頭分爲2個部分：Mark Word（標記字段） 與 Class Pointer（類型指針）。

• Mark Word用於存儲對象自身的運行時數據，自身運行時的數據：哈希碼（HashCode）、GC分代年齡、鎖狀態標誌、線程持有的鎖、偏向線程 ID、偏向時間戳等，它是實現輕量級鎖和偏向鎖的關鍵。
• Class Pointer是對象指向它的類元數據的指針，虛擬機經過這個指針來肯定這個對象是哪一個類的實例。

32位虛擬機的Mark Word以下：

分析

先說一下鎖的種類：偏向鎖，輕量級鎖，重量級鎖。

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偏向鎖

獲取流程：

1. 確認對象是可偏向狀態（是否偏向：1，鎖標緻：01）；
2. 可偏向，查詢 Mark Word 中 線程ID是否爲當前線程ID，是則進行5，不是則3；
3. 未指向當前線程，則 CAS 嘗試獲取鎖，獲取成功，將 Mark Word 中線程ID更換，執行5，不然執行4；
4. 若是獲取失敗，則說明有線程競爭，那麼在 safe-point 安全點時，獲取鎖的線程掛起，升級爲輕量級鎖，而後被阻塞在安全點的線程繼續執行後面的代碼；
5. 執行代碼。

釋放流程：

不主動釋放，只有當出現競爭，進入到安全點時纔會觸發釋放邏輯，這也是3爲何會獲取成功的緣由。
結果是要麼釋放被其餘線程獲取，要麼升級輕量級鎖。

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輕量級鎖

獲取流程：

1. 線程進入同步代碼塊時，若是是偏向鎖的狀態；線程在本身的棧幀空間內創建一個 Mark Record 的空間，用於存儲 Mark Word 的備份，官方稱爲 Displaced Marl Word，這是線程與對象頭的狀態是這樣的：
2. 拷貝 Mark Word 到 Lock Record 中；
3. CAS 嘗試將對象頭的 Mark Word 指向 Lock Record，並將 Lock Record 中的 owner 執行 mark word，若是成功執行4，不然5；
4. 若是更新成功，就證實獲得鎖，並將鎖標緻位更新爲00，表示對象處於輕量級鎖，此時線程與對象頭的狀態：
5. 若是更新失敗，jvm 先判斷 mark word 是否指向當前棧幀，若是是表明線程已經獲取鎖，進入重入狀態；若是不是證實已經被其餘線程獲取，自旋等待必定時間，若是仍未獲取，升級爲重量級鎖（將 mark work 從指向線程指針改成指向互斥量）。

釋放流程

1. 經過 CAS 將線程中複製的 Displaced Mark Work 替換會原先的 Mark Word；
2. 替換失敗，說明有其餘線程嘗試過獲取該鎖（此時鎖已膨脹），那就要在釋放鎖的同時，喚醒被掛起的線程。

這裏說一下輕量級鎖釋放失敗是就證實鎖升級的原理，由於以前 mark word 指向的是本線程的指針，這個是 cas 指望的值，可是被其餘線程更改成了指向互斥量的對象了，cas 就失敗，就證實升級爲了重量級鎖。

參考文檔

https://www.itqiankun.com/art...
https://juejin.im/post/5b4eec...