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

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

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

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：

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

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

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）

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

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：

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

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

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：

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

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

锁 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
赞 (0)

相关推荐

  • Java锁之自旋锁详解

    锁作为并发共享数据,保证一致性的工具,在JAVA平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) .这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利,但是锁的具体性质以及类型却很少被提及.本系列文章将分析JAVA下常见的锁名称以及特性,为大家答疑解惑. 1.自旋锁 自旋锁是采用让当前线程不停地的在循环体内执行实现的,当循环的条件被其他线程改变时 才能进入临界区.如下 复制代码 代码如下: public class SpinLock { private AtomicRe

  • Java锁之阻塞锁介绍和代码实例

    锁作为并发共享数据,保证一致性的工具,在JAVA平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) .这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利,但是锁的具体性质以及类型却很少被提及.本系列文章将分析JAVA下常见的锁名称以及特性,为大家答疑解惑. 阻塞锁 阻塞锁,与自旋锁不同,改变了线程的运行状态. 在JAVA环境中,线程Thread有如下几个状态: 1,新建状态 2,就绪状态 3,运行状态 4,阻塞状态 5,死亡状态 阻塞锁,可以说是让线程进入阻塞状态进行等待

  • Java锁之可重入锁介绍

    锁作为并发共享数据,保证一致性的工具,在JAVA平台有多种实现(如 synchronized 和 ReentrantLock等等 ) .这些已经写好提供的锁为我们开发提供了便利,但是锁的具体性质以及类型却很少被提及.本系列文章将分析JAVA下常见的锁名称以及特性,为大家答疑解惑. 四.可重入锁: 本文里面讲的是广义上的可重入锁,而不是单指JAVA下的ReentrantLock. 可重入锁,也叫做递归锁,指的是同一线程 外层函数获得锁之后 ,内层递归函数仍然有获取该锁的代码,但不受影响. 在JAV

  • Java锁机制Lock用法示例

    本文实例讲述了Java锁机制Lock用法.分享给大家供大家参考,具体如下: package com.expgiga.JUC; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * 一.用于解决多线程安全问题的方式: * 1.同步代码块 synchronized 隐式锁 * 2.同步方法 synchronized 隐式锁 * 3.同步锁Lock (jdk1.5以后

  • Java锁的升级策略 偏向锁 轻量级锁 重量级锁

    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 重量级锁:依赖于底层操作系统的Mutex Lock,线程会被阻

  • java中synchronized锁的升级过程

    java中synchronized锁的升级过程

    目录 synchronized锁的升级(偏向锁.轻量级锁及重量级锁) java同步锁前置知识点 synchronized同步锁 java对象头 偏向锁 轻量级锁 重量级锁 关于自旋锁 打印偏向锁的参数 synchronized原理解析 一:synchronized原理解析 1:对象头 2:Synchronized在JVM中的实现原理 三.锁的优化 1.锁升级 2.锁粗化 3.锁消除 synchronized锁的升级(偏向锁.轻量级锁及重量级锁) java同步锁前置知识点 1.编码中如果使用锁可以

  • 浅谈Java锁的膨胀过程以及一致性哈希对锁膨胀的影响

    浅谈Java锁的膨胀过程以及一致性哈希对锁膨胀的影响

    目录 1.锁优化 1.1.锁消除 1.2.锁粗化 1.3.自旋锁 1.4.自适应自旋锁 1.5.锁膨胀 2.锁膨胀实战 2.1.jol工具 2.2.锁膨胀测试代码 2.3.输出分析 2.4.锁释放 3.一致性哈希对锁膨胀的影响 4.锁性能测试 1.锁优化 在JDK6之前,通过synchronized来实现同步效率是很低的,被synchronized包裹的代码块经过javac编译后,会在代码块前后加上monitorenter和monitorexit字节码指令,被synchronized修饰的方法则

  • Java synchronized重量级锁实现过程浅析

    目录 一.什么是重量级锁 二.重量级锁的演示 三.重量级锁的原理 四.锁的优缺点对比 一.什么是重量级锁 当有大量的线程都在竞争同一把锁的时候,这个时候加的锁,就是重量级锁. 这个重量级锁其实指的就是JVM内部的ObjectMonitor监视器对象: ObjectMonitor() { _header = NULL; //锁对象的原始对象头 _count = 0; //抢占当前锁的线程数量 _waiters = 0, //调用wait方法后等待的线程数量 _recursions = 0; //记

  • JAVA对象分析之偏向锁、轻量级锁、重量级锁升级过程

    JAVA对象分析之偏向锁、轻量级锁、重量级锁升级过程

    在HotSpot虚拟机里,对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分: 对象头(Header) 实例数据(Instance Data) 对齐填充(Padding). 对象头 HotSpot虚拟机(后面没有说明的话默认是这个虚拟机)对象头包括三部分: Mark Word 指向类的指针 数组长度(只有数组对象才有) 对象头之Mark Word Mark Word记录了对象和锁有关的信息,当这个对象被synchronized关键字当成同步锁时,围绕这个锁的一系列操作都和Mark Word有关. Mar

  • 详解Java对象结构与对象锁的升级

    详解Java对象结构与对象锁的升级

    目录 1.Java对象结构 2.MarkWord的结构信息 3.无锁.偏向锁.轻量级锁和重量级锁 总结 1. Java对象结构 Java对象结构包括三部分:对象头.对象体和填充字节,如图所示: 对象头又包括三个字段: 第一个字段叫作Mark Word(标记字),用于存储自身运行时的数据,例如GC标志位.哈希码.锁状态等信息. 第二个字段叫作Class Pointer(类对象指针),用于存放方法区Class对象的地址,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例. 第三个字段叫作Array Le

  • Java面试最容易被刷的重难点之锁的使用策略

    Java面试最容易被刷的重难点之锁的使用策略

    目录 一. 乐观锁和悲观锁 1. 字面理解 2. 生活实例 3. 基于版本号方式实现乐观锁 二. 读写锁 1. 理解 2. 用法 三. 重量级锁和轻量级锁 1. 原理 2. 理解 3. 区分用户态和内核态 四. 自旋锁 1. 理解 2. 实现方式 3. 优缺点 五. 公平锁和非公平锁 1. 理解 2. 注意事项 六. 可重入锁和不可重入锁 1. 为什么要引入这两把锁 (1)实例一 (2)实例二 2. 实现方案 七. 面试题 第一题 第二题 第三题 第四题 在多线程的学习中,很多时候都要用到锁,但

  • Java ynchronized重量级锁的核心原理详解

    Java ynchronized重量级锁的核心原理详解

    目录 1.monitor原理 2.snychronized同步代码块原理 3.synchronized同步方法原理 4.重量级锁的开销 总结 在JVM中,每个对象都关联一个监视器,这里的对象包含Object实例和Class实例.监视器是一个同步工具,相当于一个许可证,拿到许可证的线程即可进入临界区进行操作,没有拿到则需要阻塞等待.重量级锁通过监视器的方式保障了任何时间只允许一个线程通过受到监视器保护的临界区代码. 1. monitor原理 jvm中每个对象都会有一个监视器Monitor,监视器和

  • Java经典设计模式之策略模式原理与用法详解

    Java经典设计模式之策略模式原理与用法详解

    本文实例讲述了Java经典设计模式之策略模式.分享给大家供大家参考,具体如下: 策略模式指:策略模式指将程序中可变部分抽象分离成一系列的算法,并将每一个算法封装起来,而且使它们还可以相互替换.策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化. 策略模式一般由下面三部分组成: 1. 抽象策略角色: 策略类,通常由一个接口或者抽象类实现. 2. 具体策略角色:包装了相关的算法和行为. 3. 环境角色:持有某一个策略类的引用,客户端调用. 策略模式设计原则: 1. 把程序中需要变化的部分抽离出来,独立于不变

  • 详解Java编程中的策略模式

    详解Java编程中的策略模式

    策略模式属于对象的行为模式.其用意是针对一组算法,将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中,从而使得它们可以相互替换.策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化. 策略模式的结构 策略模式是对算法的包装,是把使用算法的责任和算法本身分割开来,委派给不同的对象管理.策略模式通常把一个系列的算法包装到一系列的策略类里面,作为一个抽象策略类的子类.用一句话来说,就是:"准备一组算法,并将每一个算法封装起来,使得它们可以互换".下面就以一个示意性的实现讲解策略模式实例的结构. 这个

随机推荐