并发之synchornized&Lock&AQS分析

个人梳理总结:

一.synchornized原理

1. synchornized内置锁是一种对象锁(锁的是对象而非引用),作用粒度是对象,可以用来实现临界资源的同步互斥访问,是可重入的.

2.synchornized属于隐式锁,是jvm内置锁,jvm会自动加锁跟解锁,由于他是对象锁,所以他不够灵活,不能跨方法加锁,

如果要实现跨方法加锁,有两种方式:

1.ReentrantLock(显示锁)进行手动加锁和手动解锁

2.使用魔术类unsafe直接越过jvm,去操作底层对对象进行手动加锁和解锁

UnsafeInstance.reflectGetUnsafe().mintorEnter(object) //加锁

UnsafeInstance.reflectGetUnsafe().mintorExit(object) //解锁

3.synchornized底层原理:每个对象在创建的时候都会创建一个与之对应的Moniter对象,基于进入与退出Moniter对象实现方法与代码块同步,Moniter底层就是一个Mutex Lock(互斥锁),它是一个重量级锁,性能低,但是在1.5版本后对其做出了重大优化,如锁粗化、锁消除（Lock Elimination）、轻量级锁（Lightweight Locking）、偏向锁（Biased Locking）、适应性自旋（Adaptive Spinning）等技术来减少锁操作的开销,内置锁的并发性能已经基本与Lock持平

4.每个对象在加锁以后,会在对象的对象头中记录锁的状态,对象信息,锁的状态标志,偏向锁ID,偏向时间,

二.Jvm锁的优化

1.锁的粗化

$\color{green}{//StringBuffer是一个线程安全的,是被Synchornized修饰的实例}$
StringBuffer stb = new StringBuffer();

$\color{green}{//下面的append不会每次都加锁,jvm优化以后只加一次锁}$

stb.append("桑");

stb.append("翔");

2.锁的消除

$\color{green}{//这里不会进行加锁,因为jvm会进行逃逸分析,new Object在别的线程是感知不到的}$

synchornized(new Object){

//伪代码:很多逻辑

}

三.JVM内置锁的膨胀升级

下面的过程是不可逆的

$\color{red}{无锁==>偏向锁==>轻量级锁==>重量级锁}$

1.偏向锁:jvm认为当进入同步块的时候一帮认为只有一个线程,那么锁就会进入偏向模式,当这个线程再次请求锁的时候,无需再做任何同步操作,提高了性能

2.轻量级锁:在锁竞争比较激烈的场合,偏向锁就失效,升级成为了轻量级锁,它的场合一般是线程交替执行同步块的场合(竞争不是很激烈),当第二个线程来竞争锁的时候,不会让其阻塞,而是进行自旋,这样就不会丢弃CPU的使用权,减少唤醒阻塞线程的开销

3.轻量级锁是如何记录当前交替执行的线程的呢?

当锁升级成轻量级锁的时候,线程会在自己的线程栈中开辟一个LockRecord空间,将此对象头中的信息复制一份放入当中,并且将原对象头中的信息指向线程栈中的owner指针

轻量级锁的存放机制

轻量级锁

锁定膨胀实际过程:

Mark Word

对象头中记录锁信息

1. $\color{red}{无锁==>偏向锁==>轻量级锁的升级过程}$

解析:当一个线程访问同步块的时候,他会先检查同步对象的标志位,就是上图中的锁标志位为01,和是否偏向0

初始标志信息

此时就会通过CAS修改成是否偏向1,获取偏向锁,并将MarkWord中的线程ID指向自己

偏向锁标志位信息

然后执行同步块中的逻辑, 此时如果又有一个线程访问同步块,同样会检查标志位中的信息,并会尝试修改MarkWord中的线程ID,此时会修改失败,当第一个线程运行到一个安全位置以后,若第一个线程没有运行完毕,则会升级为轻量级锁,让第二个线程自旋等待,如果第一个线程执行完毕,则降偏向1改为0,线程id清空;

$\color{red}{流程图}$ :