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轻量级锁与偏向锁

归档日期:05-05       文本归类:读入原语      文章编辑:爱尚语录

  要了解轻量级锁与偏向锁的原理和运作过程,需要先了解Hotspot虚拟机的对象头部分的内存布局。

  如:哈希吗(HashCode)、GC分代年龄(Generational GC Age)等,这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit,简称“Mark Word”

  如果对象是数组类型,则虚拟机用3个Word(字宽)存储对象头,如果对象是非数组类型,则用2Word存储对象头。

  指向方法区对象类型数据的指针,如果是数组对象的话,还会有一个额外的部分用于存储数组长度。

  对象头信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本。它会根据对象的状态复用自己的存储空间。例如:在32位的HotSpot虚拟机中对象未被锁定的状态下,Mark Word的32bit空间中的25bit用于存储对象哈希吗(HashCode),4bit用于存储对象分代年龄,2bit用于存储锁标志位,1bit固定为0

  当锁对象第一次被线程获取的时候,虚拟机把对象头中的标志位设为“01”,即偏向模式。同时使用CAS操作把获取到这个锁的线程的ID记录在对象的Mark Word之中的偏向线程ID,并将是否偏向锁的状态位置置为1。

  当有另外一个线程去尝试获取这个锁时,偏向模式就宣告结束。根据锁对象目前是否处于被锁定的状态,撤销偏向(Revoke Bias)后恢复到未锁定(标志位为“01”)或轻量级锁定(标志位为“00”)的状态,后续的同步操作就如上面介绍的轻量级那样执行。

  挂起拥有偏向锁的线程后,存在竞争则将Mark Word恢复为轻量级锁,并将该锁赋予当前堆栈中最近的一个lock record。

  偏向锁可以提高带有同步但无竞争的程序性能。如果程序中大多数的锁总是被多个不同的线程访问,那偏向模式就是多余的。在具体情形分析下,禁止偏向锁优反而可能提升性能。

  然后,虚拟机将使用CAS操作尝试将对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针。如果这个更新动作成功了,那么这个线程就拥有了该对象的锁,并且对象Mark Word的锁标志位(Mark Word的最后2bit)将转变为“00”,即表示此对象处于轻量级锁定状态,这时候线程堆栈与对象头的状态如下

  如果这个更新操作失败了,虚拟机首先会检查对象的Mark Word是否指向当前线程的栈帧。如果指向,说明当前线程已经拥有了这个对象的锁,那就可以直接进入同步块继续执行,否则说明这个锁对象已经被其他线程抢占了。如果有两条以上的线程争用同一个锁,那轻量级锁就不再有效,要膨胀为重量级锁,锁标志的状态值变为”10”,Mark Word中存储的就是指向重量级(互斥量)的指针。

  与加锁一样通过CAS操作进行的,如果对象的Mark Word仍然指向着线程的锁记录,那就用CAS操作把对象当前的Mark Word和线程中复制的Displaced Mark Word替换回来,如果替换成功,整个同步过程就完成了。如果替换失败,说明有其他线程尝试过获取该锁,那就要在释放锁的同时,唤醒被挂起的线 lock,unlock与mark word之间的联系

  John_520:1、博主说的markWord变为00,可是给的图说的MarkWord不是只想栈帧?怎么就是00。如博主说的:“然后,虚拟机将使用CAS操作尝试将对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针。如果这个更新动作成功了,那么这个线程就拥有了该对象的锁,并且对象Mark Word的锁标志位(Mark Word的最后2bit)将转变为“00”,即表示此对象处于轻量级锁定状态,这时候线程堆栈与对象头的状态如” 2、更新失败,怎么更新失败就说明已经被其他线程占用,能说的具体点?

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