jvm系列 (三) ---锁的优化

锁的优化

目录

锁的四种状态

  • 从低到高,只能升级不能降级
  • 无锁状态
  • 偏向锁状态
  • 轻量级锁状态
  • 重量级锁状态

自旋锁和自适应自旋

理解

  • 同步互斥的时候会造成线程阻塞,而挂起线程和恢复线程需要转入内核态中完成
  • 有时候往往共享数据的锁定状态只会持续很短一段时间,那么如果此时将互斥的线程挂起,等待下一次获得锁再恢复线程,这样的话效率不高
  • 那么可以不讲线程立即挂起,而是让他自旋(循环)等待获得锁(这就是自旋锁),那么这样可以避免在一段很短的等待时间挂起和恢复线程的开销
  • 也就说,不立刻将线程挂起,稍微自旋等一下,这样的话或许可以减少线程挂起和恢复的开销

分析

  • 虽然可以避免切换线程的开销,但是因为在自旋,这同样是消耗cpu
  • 倘若锁被占用的时间很短,那么这短时间的自旋比起切换线程来说是值得的
  • 但是倘若锁被占用的时间很长,那么自旋会消耗cpu资源,却没有做有用的事

锁消除

理解

  • 虚拟机即使编译器在运行的时候,同步代码被检测不存在共享数据竞争,那么锁会被消除。也就是说如果数据不会被其他线程访问到,那么我们没必要加锁

锁粗化

理解

  • 我们加锁的时候会尽量减小锁的粒度,减少竞争
  • 而如果我们对同一个对象反复加锁和解锁,会造成性能损耗。
  • 所以不如把锁的粒度加大

使用

StringBuffer sb=new StringBuffer();
sb.append(s1);
sb.append(s2);
...
sb.sppend(sn);
  • 我们知道StringBuffer的append方法是加锁的,而这里的锁就是sb对象,如果我们执行每一个append方法都加锁解锁,显然这样性能是不高的,所以当虚拟机检测到一系列操作都是对同一个对象加锁,他会将同步的范围扩大,比如这里扩大到s1-sn,那么这样的话就只需加一次锁

MarkWord与线程之间的操作过程

  • java对象头中的Mark Word默认存储对象的Hashcode、分代年龄和锁标志位
  • 进入同步代码块的时候,当前线程的栈帧会建立一个名为锁记录的空间,用于存储锁对象MarkWord的拷贝

偏向锁

理解

  • 锁会偏向于第一个获得他的线程,如果后面锁没有被其他线程获取,那么持有偏向锁的线程永远不需要再进行同步

使用

  • 锁对象第一次被线程获取的时候,对象头的标志位会设为偏向模式,同时通过CAS操作把这个线程的ID记录在MarkWord中
  • 如果CAS操作成功,持有偏向锁的线程以后每一进入这个锁的同步块时,不需要进行同步操作
  • 当另一个线程尝试获取这个锁,偏向锁结束

jvm系列 (三) ---锁的优化

轻量级锁

理解

  • 传统的重量级锁需要使用系统互斥量来实现,而轻量级锁的意图是在没有多线程竞争的情况下,减少重量级锁的系统互斥量产生的性能消耗

使用

  • 虚拟机使用CAS操作尝试将MarkWord更新为指向LockRecord的指针,如果更新成功表示线程就拥有该对象的锁
  • 如果失败,会检查MarkWord是否指向当前线程的栈帧,如果是表示当前线程已经拥有这个锁,如果不是说明这个锁被其他线程抢占,此时膨胀为重量级锁

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轻量级锁和偏向锁

  • 重量级锁需要使用操作系统的互斥量(常常使用一个整型量,0表示解锁,而其他所有的值则表示加锁。通过互斥量使同一资源同时只允许一个访问者对其进行访问)来实现
  • 轻量级锁依据大部分的锁在同步周期内不存在竞争,使用CAS操作避免使用互斥量的开销
  • 偏向锁的则是在无竞争的情况下,连CAS操作都不做

我觉得分享是一种精神,分享是我的乐趣所在,不是说我觉得我讲得一定是对的,我讲得可能很多是不对的,但是我希望我讲的东西是我人生的体验和思考,是给很多人反思,也许给你一秒钟、半秒钟,哪怕说一句话有点道理,引发自己内心的感触,这就是我最大的价值。(这是我喜欢的一句话,也是我写博客的初衷)

作者:jiajun 出处: http://www.cnblogs.com/-new/

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