线程和偏向锁、轻量级锁、重量级锁的知识整理

发布时间:2019-08-13 06:00:03发布者:Mr.Zhang阅读(154)

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参考文章列表:

Java并发编程:Synchronized底层优化(偏向锁、轻量级锁)

轻量级锁、偏向锁、重量级锁详情

偏向锁、轻量级锁、重量级锁、自旋锁原理讲解(推荐看一下)

参考视频:咕泡学院Mic老师的多线程基本原理


主要的内容如下

  • 多线程同时执行的安全问题思考
  • Synchronized的基本认识
  • 思考锁的存储
  • Synchronized锁的升级原理
  • wait/notify实现线程通信

多线程同时执行的安全问题思考

如果业务代码逻辑当中,有一个操作需要改变一个常量的值,比如int i = 0, 业务代码当中i需要i++。单线程的情况下,不会出现问题,如果是多线程并发操作i的值,这个时候,i的结果最终是什么?会出现线程的安全问题。这种情况应该怎么解决?

线程的安全性有三种

  • 原子性
    • 提供了互斥访问,同一时刻只能有一个线程对它进行操作
    • 实现锁的两种方式:
      1)synchronized:在作用对象的作用范围内,依赖JVM实现操作的原子性。
      2)Lock:依赖特殊的CPU指令,代码实现。
  • 可见性
    • 一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到。
    • 具体实现过程:
      1)对volatile变量写操作时,会在写操作后加入一条store屏障指令,将本地内存中的共享变量值刷新到主内存。
      2)对volatile变量读操作时,会在读操作前加入一条load屏障指令,从主内存中读取共享变量。
  • 有序性
    • Java内存模型中,允许编译器和处理器对指令进行重排序,但重排序过程不会影响到单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性。

Synchronized的基本认识

在java当中Synchronized是一种同步锁,也是一种互斥锁,当有一个线程拿到这个锁的时候,其他的线程就拿不到。在jdk1.6以前Synchronized是重量锁,之后做了相关优化,性能有一定的提升。

  • Synchronized的基本使用
    • 修饰示例的方法
    • 修饰静态方法
    • 修饰代码块

思考锁的存储

Synchronized锁的存储

  • 对象在内存中的布局
  • Markword

锁的状态总共有四种

  • 无锁状态
  • 偏向锁
  • 轻量级锁
  • 重量级锁

    锁的状态总共有四种:无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。随着锁的竞争,锁可以从偏向锁升级到轻量级锁,再升级的重量级锁(但是锁的升级是单向的,也就是说只能从低到高升级,不会出现锁的降级)。JDK 1.6中默认是开启偏向锁和轻量级锁的,我们也可以通过-XX:-UseBiasedLocking来禁用偏向锁。锁的状态保存在对象的头文件中,以32位的JDK为例:

锁状态 25bit 4bit 1bit 2bit
23bit 2bit 是否偏向锁(是否禁用偏向) 锁标志位
无锁态 对象的hashCode 分代年龄 0 01
轻量级锁 指向栈中锁记录的指针 00
重量级锁 指向互斥量(重量级锁)的指针 10
GC标记 11
偏向锁 线程ID Epoch 分代年龄 1 01

这些锁不等同于Java API中的ReentratLock这种锁,这些锁是概念上的,是JDK1.6中为了对synchronized同步关键字进行优化而产生的的锁机制。这些锁的启动和关闭策略可以通过设定JVM启动参数来设置,当然在一般情况下,使用JVM默认的策略就可以了。

偏向锁

通俗的讲,偏向锁就是在运行过程中,对象的锁偏向某个线程。即在开启偏向锁机制的情况下,某个线程获得锁,当该线程下次再想要获得锁时,不需要再获得锁(即忽略synchronized关键词),直接就可以执行同步代码,比较适合竞争较少的情况。

轻量级锁

轻量级锁不是用来替代传统的重量级锁的,而是在没有多线程竞争的情况下,使用轻量级锁能够减少性能消耗,但是当多个线程同时竞争锁时,轻量级锁会膨胀为重量级锁。

重量级锁

即当有其他线程占用锁时,当前线程会进入阻塞状态。

wait/notify实现线程通信

wait:释放锁,阻塞线程
notify:唤醒一个线程





本文转自博客园,原文地址:https://www.cnblogs.com/xlecho/p/11342971.html