JVM的锁优化-锁升级

锁升级

  锁升级，是JDK1.6版本中对于synchronized的优化。调查发现一般情况下锁的使用都是为了处理一些极端情况，但多时间，并不会出现并发争强的情况，直接是有synchronized比较重，会影响系统性能。
  升级步骤： 无锁/匿名偏向锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁
  升级特点：一旦升级，无法降级

锁状态对照表：（根据下图，可查对锁状态）

无锁

所有对象最初都是无锁状态。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object o = new Object();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
    }

偏向锁与轻量级锁

轻量级锁

  当第一线程获取到锁后，锁状态由无锁转为偏向锁。但实际发现锁状态是轻量级锁似乎没有偏向锁。~？！
  这其中涉及到jvm的偏向锁开启机制，5秒开始。5秒内，锁状态会由无锁转为轻量级锁。

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object o = new Object();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
		// 获取锁
		// 此时锁，却是轻量级锁
        synchronized (o) {
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }
    }

此时是轻量级锁

偏向锁

   添加5秒睡眠后，会出现偏向锁。此时会发现，偏向锁分为两钟，一个普通偏向锁，一个是匿名偏向锁。
  需要注意的是，当jvm开启偏向锁后，所有对象锁状态会自动转为匿名偏向锁，只会变更锁状态，不会记录线程信息。

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 5秒睡眠
        Thread.sleep(6000);
        Object o = new Object();
        // 此时锁为 匿名偏向级锁。即便是没有使用synchronized
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        // 此时锁为 偏向级锁
        synchronized (o) {
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }
    }

重量级锁

  当轻量级锁进行CAS，当自旋达到一定次数后，锁升级为重量级锁。

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(5000);
        Object o = new Object();
        // 此时锁是 匿名偏向锁
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());

        new Thread(() -> {
            // 线程拿到锁后，锁状态变为偏向级锁
            synchronized (o) {
                System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
            }
        }).start();

        // 尝试获取锁后，发现是锁已经被获取，已是偏向级锁
        // 之后升级为 自旋锁，然后cas 一定次数后，升级为重量级锁
        synchronized (o) {
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
            // 如果cpu好的话，此时输出可能是轻量级锁
        }
    }

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须知

5秒开始偏向锁设定原因 **

  偏向锁转化为轻量级锁时，会涉及到偏向锁撤销操作。查看ClassLoader源码发现，但在大量并发加载class的情况下，锁撤销会影响性能。为了避免添加了5秒开启，让锁状态直接从无锁转化为轻量级锁。

锁升级，但是否会降级 **

会，从匿名偏向锁会降级为无锁
匿名偏向锁状态下，如果系统调用hashCode()方法,需要将匿名偏向锁变为无锁状态，来存储HashCode。如果有线程获取锁，锁状态会直接从无锁转为轻量级锁，不会再升级为偏向锁。

锁升级流程

• 无锁、匿名偏向锁： 当前对象没有作为锁存在
• 偏向锁：如果当前锁资源，只有一个线程在频繁的获取与释放，那么这个线程过来，只需要判断，当前只想的线程是否是当前线程
  • 如果是，直接拿走资源
  • 如果不是，基于CAS的方式，尝试将偏向锁指向当前线程，如果获取不到，处方锁升级，升级为情况级锁
• 轻量级锁：会采用自旋锁的方式频繁的以CAS的形式获取资源
  • 如果成功，拿走资源
  • 如果不成功，自旋了一定次数后，如果还不成功，就锁升级
• 重量级锁：就是传统的synchronized方式，拿不到锁资源，就挂起当前线程

对象头信息参考图

Synchronized 是基于对象实现的锁，所以锁信息就放在对象头的MarkWork中。

重量级锁，是否还会CAS中

会
重量级锁是C写的，里面有关于CAS的使用，使用方式与java的相似。