偏向锁-轻量锁-重量锁-自旋锁

本文深入探讨了自旋锁与锁消除技术的核心原理,包括自旋锁的忙等循环、锁适应性的动态调整、锁消除的逃逸分析以及锁粗化与锁膨胀的优化策略。详细解析了锁操作的流程,特别是CAS预估值的使用以及重量锁的实现方式,旨在提高并发编程效率并减少资源消耗。

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自旋锁

自选锁其实就是在拿锁时发现已经有线程拿了锁,一般情况下需要阻塞自己,但是这种挂起和唤醒需要切换至核心进程耗费资源,这个时候会选择进行忙等循环尝试。也就是不停循环看是否能等到上个线程自己释放锁。这个问题是基于一个现实考量的:很多拿了锁的线程会很快释放锁。因为一般敏感的操作不会很多。当然这个是一个不能完全确定的情况,只能说总体上是一种优化。

自旋适应锁

自旋的次数不固定,它是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。如果自旋成功,那么下次自旋的次数会更多,因为虚拟机认为既然上次成功了,那么此次自旋也很有可能会再次成功。反之,以后自旋的次数会减少甚至省略掉自旋过程,以免浪费处理器资源。 

锁消除

通过逃逸分析发现其实根本就没有别的线程产生竞争的可能,而“自作多情”地给自己加上了锁。虚拟机会直接去掉这个锁。称为锁消除。

锁粗化

一个循环里面有很多synchronized关键字,因其频繁地拿锁释放锁,开销很大。虚拟机对此适当扩大加锁的范围以避免频繁的拿锁释放锁的过程。

锁膨胀

一个锁从偏向锁开始,只能沿着 偏向锁 -> 轻量锁 -> 重量锁 的方向进行膨胀升级,不能进行锁的降级。

偏向锁 -> 轻量锁 -> 重量锁

这边书上说的不是很详细,关于锁操作的流程资料也不多,以下有两点先说明:

  1. CAS的预估值是锁标识符、HashCode:大家说锁的膨胀过程是用CAS做判断,但是CAS是需要预估值的,没有一篇文章说过CAS的预估值是什么,如果不知道预估值,怎么才能明白什么时候成功什么时候失败呢?根据观察,我认为是用锁标识符+hashCode做预估值能准确判断各种情况。
  2. 重量锁是怎么实现的:重量锁用操作系统底层的Mutex Lock实现的锁,是一种很耗费资源的锁。




这是一个关于Java中的升级过程的问题。我会尽力解答,但是请注意我的回答可能会涉及一些技术术语。 Java中的分为四种级别:无偏向、轻量级重量。这些级别是根据竞争的线程数量和状态的不同而定义的。 1. 无:在无状态下,线程可以直接访问共享数据,不需要进行任何同步操作。这种情况只有在并发访问非常低的情况下才会出现,因为在高并发情况下,不同的线程很可能会同时访问同一块数据,这就需要进行同步处理。 2. 偏向:当只有一个线程访问共享数据时,可以使用偏向来提高性能。偏向是一种优化技术,它会记录下最后一个获取的线程,并在下一次访问时直接使用该线程持有的。这样可以减少的竞争,提高程序的性能。当有第二个线程访问同一块数据时,偏向就会升级为轻量级。 3. 轻量级:轻量级是一种比偏向更高级的机制。当两个线程访问同一块数据时,偏向就会升级为轻量级。轻量级使用CAS(Compare And Swap)操作来尝试获取,如果成功就直接持有,如果失败就会自旋等待。这种机制能够减少线程的上下文切换,提高程序的性能。当自旋次数超过一定值时,轻量级就会升级为重量。 4. 重量重量是一种最基本的机制。当轻量级自旋次数超过一定值时,就会升级为重量重量使用操作系统的互斥量来进行同步操作,这种机制需要进行线程的上下文切换,会降低程序的性能。 以上就是Java中的升级过程。在实际应用中,应该根据具体的情况选择不同的机制,以达到最优的性能表现。
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