java虚拟机--锁优化

CAS:Compare and Swap 即:比较并交换

CAS有3个操作数,内存值V,旧的预期值A,要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时,将内存值V修改为B,否则什么都不做。

java中的封装结构


java存储空间

总述:虚拟机为了在线程之间更高效的共享数据,以及解决竞争问题采用了一下几种锁优化技术:适应性自旋、锁消除、锁粗化、轻量级锁、偏向锁

一、自旋锁

定义:由于挂起和恢复线程都是要转入内核态中完成的,会对并发性能带来很多压力。所以当锁定状态持续时间很短的时候没有必要去挂起和恢复线程,只需要让线程执行一个忙循环(自旋),就是让线程“稍等一下”。这项技术就是自旋锁。

使用方式:参数-XX:+UseSpinning 开启 

                   默认自旋次数是10次,可以通过参数-XX:PreBlockSpin 更改

二、自适应自旋锁(jdk1.6+)

定义:在自旋锁基础上,自旋的时间不再是固定的。而是对前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者状态来判断:

1.当前一次自旋时间越短,且持有锁的线程正在运行,则自适应时间越长

2.反之,自旋很少成功的,则省略自旋过程,以免浪费处理器资源。

三、锁消除

定义:在编译器运行时,对于一些代码上要求同步,但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行清除。

依据:逃逸分析。即当堆上的所有数据都不会逃逸出去从而被其他线程访问到,那就当成栈上数据对待。

ps:很多时候并不是代码中的写入同步,是在编译器中自动加入的

四、粗化锁

定义:对于同一个对象反复加锁解锁时,将同步范围扩展(粗化)到整个序列外部。

五、轻量级锁

定义:在无竞争情况下,使用CAS操作去消除同步使用的互斥量。

对象头

加锁过程:

1.栈帧对Mark Word标志位为01的对象,建立一个锁记录(Lock Record)的空间。

2.虚拟机将使用CAS将对象的Mrak Word 更新指向Lock Record ,如果结果

           -成功:将标志位变为00,处于轻量级锁。

           -失败:且线程没有该对象锁,标志位变为10,膨胀为重量级锁。

六、偏向锁

定义:在无竞争情况下,将整个同步都消除掉。如果没有被其他线程获取,则永远不需要再进行同步。

适用场景:带有同步但无竞争场景

启用偏向锁参数:-XX:+UseBiasedLocking

禁止偏向锁参数:-XX:-UseBiasedLocking

使用过程:

当锁对象第一次被获取时,虚拟机将标志位置为01,偏向模式。并CAS把获取到这个锁的线程的ID记录在对象的Mark Word之中。

一旦有另外一个线程去尝试获取这个锁,偏向模式结束。根据对象是否处于锁定状态,分别恢复为轻量级锁(00)和未锁定(01)。

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