11.1 面试题
- 谈谈你对Synchronized的理解
- Sychronized的锁升级你聊聊
- Synchronized实现原理,monitor对象什么时候生成的?知道monitor的monitorenter和monitorexit这两个是怎么保证同步的嘛?或者说这两个操作计算机底层是如何执行的
- 偏向锁和轻量级锁有什么区别
11.2 Synchronized的性能变化
-
Java5以前,只有Synchronized,这个是操作系统级别的重量级操作
- 重量级锁,假如锁的竞争比较激烈的话,性能下降
- Java 5之前 用户态和内核态之间的转换
-
Java6 之后为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗,引入了轻量级锁和偏向锁
11.3 Synchronized锁种类及升级步骤
11.3.1 多线程访问情况
- 只有一个线程来访问,有且唯一Only One
- 有两个线程(2个线程交替访问)
- 竞争激烈,更多线程来访问
11.3.2 升级流程
-
Synchronized用的锁是存在Java对象头里的MarkWord中,锁升级功能主要依赖MarkWord中锁标志位和释放偏向锁标志位
-
锁指向,请牢记
- 偏向锁:MarkWord存储的是偏向的线程ID
- 轻量锁:MarkWord存储的是指向线程栈中Lock Record的指针
- 重量锁:MarkWord存储的是指向堆中的monitor对象(系统互斥量指针)
11.3.3 无锁
11.3.4 偏锁
偏向锁:单线程竞争,当线程A第一次竞争到锁时,通过修改MarkWord中的偏向线程ID、偏向模式。如果不存在其他线程竞争,那么持有偏向锁的线程将永远不需要进行同步。
主要作用:
- 当一段同步代码一直被同一个线程多次访问,由于只有一个线程那么该线程在后续访问时便会自动获得锁
- 同一个老顾客来访,直接老规矩行方便
结论: - HotSpot的作者经过研究发现,大多数情况下:在多线程情况下,锁不仅不存在多线程竞争,还存在由同一个线程多次获得的情况,偏向锁就是在这种情况下出现的,它的出现是为了解决只有一个线程执行同步时提高性能。
- 偏向锁会偏向于第一个访问锁的线程,如果在接下来的运行过程中,该锁没有被其他线程访问,则持有偏向锁的线程将永远不需要出发同步。也即偏向锁在资源在没有竞争情况下消除了同步语句,懒得连CAS操作都不做了,直接提高程序性能。
理论落地:
技术实现:
偏向锁JVM命令:
案例演示:
- 偏向锁默认情况演示—只有一个线程
public class SynchronizedUpDemo {
public static void main(String[] args) {
/**
* 这里偏向锁在JDK6以上默认开启,开启后程序启动几秒后才会被激活,可以通过JVM参数来关闭延迟 -XX:BiasedLockingStartupDelay=0
*/
// try { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
Object o = new Object();
synchronized (o) {
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
}
}
}
偏向锁的撤销:
- 当有另外一个线程逐步来竞争锁的时候,就不能再使用偏向锁了,要升级为轻量级锁,使用的是等到竞争出现才释放锁的机制
- 竞争线程尝试CAS更新对象头失败,会等到全局安全点(此时不会执行任何代码)撤销偏向锁,同时检查持有偏向锁的线程是否还在执行:
- 第一个线程正在执行Synchronized方法(处于同步块),它还没有执行完,其他线程来抢夺,该偏向锁会被取消掉并出现锁升级,此时轻量级锁由原来持有偏向锁的线程持有,继续执行同步代码块,而正在竞争的线程会自动进入自旋等待获得该轻量级锁
- 第一个线程执行完Synchronized(退出同步块),则将对象头设置为无所状态并撤销偏向锁,重新偏向。
题外话:Java15以后逐步废弃偏向锁,需要手动开启------->维护成本高
11.3.5 轻锁
概念:多线程竞争,但是任意时候最多只有一个线程竞争,即不存在锁竞争太激烈的情况,也就没有线程阻塞。
主要作用:有线程来参与锁的竞争,但是获取锁的冲突时间极短---------->本质是自旋锁CAS
轻量锁的获取:
案例演示:
自旋一定程度和次数(Java8 之后是自适应自旋锁------意味着自旋的次数不是固定不变的):
- 线程如果自旋成功了,那下次自旋的最大次数会增加,因为JVM认为既然上次成功了,那么这一次也大概率会成功
- 如果很少会自选成功,那么下次会减少自旋的次数甚至不自旋,避免CPU空转
轻量锁和偏向锁的区别:
- 争夺轻量锁失败时,自旋尝试抢占锁
- 轻量级锁每次退出同步块都需要释放锁,而偏向锁是在竞争发生时才释放锁
11.3.6 重锁
有大量线程参与锁的竞争,冲突性很高
11.3.7 小总结
-
锁升级的过程
-
锁升级后,hashcode去哪儿了?
-
各种锁优缺点、synchronized锁升级和实现原理
11.4 JIT编译器对锁的优化
11.4.1 JIT
Just In Time Compiler 即时编译器文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-444396.html
11.4.2 锁消除
/**
* 锁消除
* 从JIT角度看想相当于无视他,synchronized(o)不存在了
* 这个锁对象并没有被共用扩散到其他线程使用
* 极端的说就是根本没有加锁对象的底层机器码,消除了锁的使用
*/
public class LockClearUpDemo {
static Object object = new Object();
public void m1() {
//锁消除问题,JIT会无视它,synchronized(o)每次new出来的,都不存在了,非正常的
Object o = new Object();
synchronized (o) {
System.out.println("-----------hello LockClearUpDemo" + "\t" + o.hashCode() + "\t" + object.hashCode());
}
}
public static void main(String[] args) {
LockClearUpDemo lockClearUpDemo = new LockClearUpDemo();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
lockClearUpDemo.m1();
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
/**
* -----------hello LockClearUpDemo 229465744 57319765
* -----------hello LockClearUpDemo 219013680 57319765
* -----------hello LockClearUpDemo 1109337020 57319765
* -----------hello LockClearUpDemo 94808467 57319765
* -----------hello LockClearUpDemo 973369600 57319765
* -----------hello LockClearUpDemo 64667370 57319765
* -----------hello LockClearUpDemo 1201983305 57319765
* -----------hello LockClearUpDemo 573110659 57319765
* -----------hello LockClearUpDemo 1863380256 57319765
* -----------hello LockClearUpDemo 1119787251 57319765
*/
11.4.3 锁粗化
/**
* 锁粗化
* 假如方法中首尾相接,前后相邻的都是同一个锁对象,那JIT编译器会把这几个synchronized块合并为一个大块
* 加粗加大范围,一次申请锁使用即可,避免次次的申请和释放锁,提高了性能
*/
public class LockBigDemo {
static Object objectLock = new Object();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
synchronized (objectLock) {
System.out.println("111111111111");
}
synchronized (objectLock) {
System.out.println("222222222222");
}
synchronized (objectLock) {
System.out.println("333333333333");
}
synchronized (objectLock) {
System.out.println("444444444444");
}
//底层JIT的锁粗化优化
synchronized (objectLock) {
System.out.println("111111111111");
System.out.println("222222222222");
System.out.println("333333333333");
System.out.println("444444444444");
}
}, "t1").start();
}
}
11.5 小总结
没有锁:自由自在
偏向锁:一个线程
轻量锁:两个线程,CAS
重量锁:多个线程,阻塞文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-444396.html
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