zoukankan      html  css  js  c++  java
  • Java锁的升级策略 偏向锁 轻量级锁 重量级锁

    这三种锁是指锁的状态,并且是专门针对Synchronized关键字。JDK 1.6 为了减少"重量级锁"的性能消耗,引入了“偏向锁”和“轻量级锁”,锁一共拥有4种状态:无锁状态、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。锁状态是通过对象头的Mark Word来进行标记的:

    锁可以升级但不能降级,意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁,这种锁升级却不能降级的策略,是为了提高获得锁和释放锁的效率

    1. 重量级锁:依赖于底层操作系统的Mutex Lock,线程会被阻塞住
      • 缺点:加锁和解锁需要从用户态切换到内核态,性能消耗较大
    2. 轻量级锁:基于重量级锁进行了优化(避免上下文切换,提高了性能),它假设多线程竞争是互相错开的,不会发生线程阻塞,呢么上下文切换就是多余的
      • 第一个特点:采用了CAS操作加锁和解锁,由于轻量级锁的锁记录(Lock Record)是存放在对象头和线程空间里的,因此加锁和解锁不需要上下文切换,性能消耗较小
      • 第二个特点:一旦发生多线程竞争,首先基于“自旋锁”思想,自旋CPU循环等待一段时间,不会发生上下文切换,如果还是无法获得锁,就将锁升级为重量级锁
    3. 偏向锁:基于轻量级锁进行了优化(减少多次的加锁和解锁,提高了性能),它假设整个过程只有一个线程获得锁,呢么多次的加锁和解锁就是多余的
      • 特点:在第一次获得锁之后不会释放锁,它会一直持有锁,后续进入锁时只需检查一下锁状态和偏向线程ID是否为自己,从而省去了多次的加锁和解锁

    1.偏向锁

    获取锁:

    1. 检测对象头的Mark Word是否为可偏向状态(即是否为偏向锁1,锁标志位是否为01),如果不是,尝试竞争锁:尝试CAS操作将Mark Word的线程ID设置为当前线程ID,以表示线程获得锁,如果失败说明锁已被占用
    2. 若为可偏向状态,则检查线程ID是否为当前线程ID,如果是则表示当前线程已经持有锁(锁的可重入),否则说明锁已被占用
    3. 如果锁已被占用,只能撤销偏向锁为无锁状态或轻量级锁

    释放锁:(偏向锁使用了一种等到竞争出现才释放锁的机制,线程是不会主动释放偏向锁的,只有当其他线程竞争偏向锁时,持有偏向锁的线程才会释放锁。这样做的好处是大大减少了加锁和解锁的次数,提升性能)

    1. 偏向锁的撤销需要等待全局安全点(在这个时间点没有正在执行的字节码),暂停拥有偏向锁的线程,检查持有偏向锁的线程是否还活着
    2. 如果线程挂了,则将对象头设置成无锁状态;如果线程仍然活着,则将对象头设置为轻量级锁(锁的升级),最终轻量级锁一定会被释放

    2.轻量级锁

    获取锁:

    1. 检测对象头的Mark Word是否为轻量级锁(锁标志位为00),如果不是,尝试竞争锁:JVM首先在当前线程的栈帧中建立一个锁记录(Lock Record),用于备份存储对象头的Mark Word(官方把这份拷贝加了一个Displaced前缀,称为Displaced Mark Word),然后JVM尝试CAS操作将Mark Word更新为指向Lock Record的指针,以表示线程获得锁,如果失败说明锁已被占用
    2. 若为轻量级锁,判断对象头的Mark Word是否指向当前线程的栈帧的Lock Record,如果是则表示当前线程已经持有锁(锁的可重入),否则说明锁已被占用
    3. 如果锁已被占用,当前线程便尝试自旋CPU来获取锁,自旋一定次数后轻量级锁会膨胀为重量级锁(锁标志位变成10),线程进入阻塞

    释放锁:

    1. 尝试CAS操作将Displaced Mark Word中替换回对象头,如果成功,说明轻量级锁释放成功
    2. 如果CAS操作失败,说明存在锁竞争,锁已经膨胀成重量级锁,需要在释放锁的同时唤醒那些被挂起的线程

    3.重量级锁

    重量级锁依赖于底层操作系统的Mutex Lock,所有线程都会被阻塞住,线程之间的切换需要从用户态到内核态,切换成本非常高。

    总结:锁的优缺点对比

    优点 缺点 适用场景
    偏向锁(Biased Lock) 加锁和解锁不需要额外的消耗,和执行非同步方法相比仅存在纳秒级的差距 如果线程间存在锁竞争,会带来额外的锁撤销 适用于只有一个线程访问
    轻量级锁(Lightweight Lock) 竞争的线程不会阻塞,提高了程序的响应速度 对于得不到锁的线程,自旋会消耗CPU 追求响应时间,或者要求临界区简短,自旋不会占用CPU过久
    重量级锁(Heavyweight Lock) 线程竞争不使用自旋,不会消耗CPU资源 线程阻塞,响应时间缓慢 追求吞吐量
  • 相关阅读:
    安装lnmp 时如何修改数据库数据存储地址及默认访问地址
    ubuntu 设置root用户密码并实现root用户登录
    解决ubuntu 远程连接问题
    linux 搭建FTP服务器
    PHP 根据ip获取对应的实际地址
    如何发布自己的composer包
    使用composer安装composer包报Your requirements could not be resolved to an installable set of packages
    laravel 框架配置404等异常页面
    使用Xshell登录linux服务器报WARNING! The remote SSH server rejected X11 forwarding request
    IoTSharp 已支持国产松果时序数据库PinusDB
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/pomer-huang/p/10965228.html
Copyright © 2011-2022 走看看