java锁升级过程过程详解

时间:2022-02-12 14:00:12

 

1.说到锁升级的过程,我们就得说一下对象头

 

对象头

java对象保存在内存中,由3个部分组成:

1. 对象头

2. 实例数据

3. 对齐填充字节

4. 如果是数组还包含数组长度

 

对象头的存在形式

让我们先看看图,主要来说一下 Mark Word

java锁升级过程过程详解

  • markword 8bytes
  • class pointer - 指向对象所属的class (一般是4bytes)
  • instance data - 成员变量
  • padding - 8字节对齐

Mark Word里都有啥

hashcode

GC

为了让你们更好理解我先放一张图

java锁升级过程过程详解

此处,有几点要注意:

  • 如果对象没有重写hashcode方法,那么默认是调用os::random产生hashcode,可以通过System.identityHashCode获取;os::random产生hashcode的规则为:next_rand = (16807seed) mod (2*31-1),因此可以使用31位存储;另外一旦生成了hashcode,JVM会将其记录在markword中;
  • GC年龄采用4位bit存储,最大为15,例如MaxTenuringThreshold参数默认值就是15;
  • 当处于轻量级锁、重量级锁时,记录的对象指针,根据JVM的说明,此时认为指针仍然是64位,最低两位假定为0;当处于偏向锁时,记录的为获得偏向锁的线程指针,该指针也是64位;

这里呢,是讲解的锁升级所以就重点看一下后两位,锁状态的判断就是看后两位的状态,无锁和偏向锁是看倒数第三位的状态

 

接下来让我们看看锁升级的过程

java锁升级过程过程详解

 

专业版解释

1、当没有被当做锁的时候,这就是个普通对象,锁标志位为01,是否偏向锁为0

2、当对象被当做同步锁时,一个线程A抢到锁时,锁标志位依然是01,是否偏向锁为1,前23位记录A线程的线程ID,此时锁升级为偏向锁

3、当线程A再次试图来获得锁时,JVM发现同步锁对象的标志位是01,是否偏向锁是1,也就是偏向状态,Mark Word中记录的线程id就是线程A自己的id,表示线程A已经获得了这个偏向锁,可以执行同步锁的代码,这也是偏向锁的意义

4、当一个线程B尝试获取锁,JVM发现当前的锁处于偏向状态,并且现场ID不是B线程的ID,那么线程B会先用CAS将线程id改为自己的,这里是有可能成功的,因为A线程一般不会释放偏向锁。如果失败,则执行5

5、偏向锁抢锁失败,则说明当前锁存在一定的竞争,偏向锁就升级为轻量级锁。JVM会在当前线程的现场栈中开辟一块单独的空间,里面保存指向对象锁Mark Word的指针,同时在对象锁MarkWord中保存指向这片空间的指针。上面的保存都是CAS操作,如果竞争成功,代表线程B抢到了锁,可以执行同步代码。如果抢锁失败,则继续执行6

6、轻量级锁抢锁失败,则JVM会使用自旋锁,自旋锁并非是一个锁,则是一个循环操作,不断的尝试获取锁。从JDK1.7开始,自旋锁默认开启,自旋次数由JVM决定。如果抢锁成功,则执行同步代码;如果抢锁失败,则执行7

7、自旋锁重试之后仍然未抢到锁,同步锁会升级至重量级锁,锁标志位改为10,在这个状态下,未抢到锁的线程都会被阻塞,由Monitor来管理,并会有线程的park与unpark,因为这个存在用户态和内核态的转换,比较消耗资源,故名重量级锁

详情请看:https://blog.csdn.net/wyb_gg/article/details/107518521

 

我通过马士兵老师讲的带味道的栗子大致懂了这个过程(菜鸟版理解)

首先呢,小马去上厕所噗噗噗,但是这个厕所很特殊,门上是没有锁的(无锁状态)

小马觉得这不太安全啊,于是就想了个办法,上厕所噗噗噗的时候先贴上自己的名字,这样是不是就不会遇到尴尬的事(偏向锁)

但是这样还是不好,要是方圆百里只有这一个厕所,翠花和小李都想上厕所怎么办,这时候就发生了锁竞争,他们会通过一个叫CAS来抢这个厕所,他们中有可能成功,把自己的名字贴到厕所门上,那如果没成功呢???

没成功就会升级成轻量级锁,jvm会在当前线程的现场栈开辟一块空间,让翠花和小李在那里转圈圈的抢着谁上厕所(也叫自旋)也是通过CAS来实现的, 自旋的次数是10次以上,或者CPU核数的一半(JDK1.7开始,自旋锁默认开启,自旋次数由JVM决定) 那如果又失败了呢! 俩孩子快拉裤兜子了!!!!!!

这时候就会升级成重量级锁,重量级这个词一听就不一般,JVM说:我头快秃了,干不了了。所以,我们的重量级锁是os老大哥管理的

注:

1.CAS中呢,底层是lock cmpxchg(大家不会的话可以自行百度)CAS也有很多问题:就像ABA啥的,这里就不多bb了

2.那么有的小小猿就会问了,啥时候变成匿名对象呢?是4s以后才会加上偏向锁,变成匿名对象滴,那么咋取消呢,-XX:-UseBiasedLocking 或者去sleep

这就是我对锁升级的理解,如果有错误的话,还望指正

 

总结

本篇文章就到这里了,希望能给你带来帮助,也希望您能够多多关注服务器之家的更多内容!

原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_52593321/article/details/119918202