Java中synchronized锁的优化

Java并发编程:Synchronized底层优化(轻量级锁、偏向锁) 否则说明多个线程竞争锁,轻量级锁就要膨胀为重量级锁,锁标志的状态值变为“10”,Mark Word中存储的就是指向重量级锁(互斥量)的指针,后面等待锁的线程也要进入阻塞状态。引入偏向锁是为了在无多线程竞争的情况下尽量减少不必要的轻量级锁执行路径,因为轻量级锁的获取及释放依赖多次CAS原子指令,而偏向锁只需要在置换ThreadID的时候依赖一次CAS原子指令(由于一旦出现多线程竞争的情况就必须撤销偏向锁,所以偏向锁的撤销操作的性能损耗必须小于节省下来的CAS原子指令的性能消耗)。如果竞争失败,执行(4)。 阅读详情

前言

  在Java中,synchronized是一种最基本的线程同步机制,通过对临界区代码块加锁来保证数据的正确性和一致性,但在高并发的情况下,使用synchronized会导致性能问题。为了解决这个问题,Java对synchronized锁进行了优化,主要包括无锁状态、偏向锁、轻量级锁、重量级锁四种方式。

无锁状态

  在多线程并发访问共享资源时,如果对象没有加锁,则是无锁状态。在此状态下,线程间不存在竞争关系,任意一个线程都可以直接对资源进行操作。虽然无锁状态下是不会出现线程阻塞等并发问题,但却无法保证数据的一致性和可见性,往往需要使用其他的同步机制来解决这个问题。

偏向锁

  偏向锁是Java对synchronized锁的第一次优化。它的作用是在无竞争的情况下,将对象头MarkWord中的线程ID设置为当前线程ID,使得该对象处于已锁定状态。这样,在以后的同步块中,该线程就不需要再进行CAS操作来获取锁,从而提高了同步操作的性能。

  偏向锁的优势在于,在无竞争的情况下,可以避免多余的锁操作,提高了程序的运行效率。但是,如果存在竞争,则会降低性能。

轻量级锁

  轻量级锁是Java对synchronized锁的第二次优化。当两个线程同时访问同一个对象的同步代码块时,第一个线程会通过CAS操作将对象头MarkWord中的信息改为指向锁记录区域,此时该对象处于轻量级锁状态。第二个线程因为发现锁记录区域已经被第一个线程锁定,于是自旋等待第一个线程释放锁。所有的操作都在用户态的线程栈中完成,避免了陷入内核态的开销,从而提高了并发效率。

  轻量级锁的优势在于,在线程间竞争不激烈的情况下,无需将锁升级为重量级锁,避免了无谓的系统开销,提高了程序的运行效率。但是,轻量级锁的自旋等待过程也会占据一定的CPU时间,并且当竞争激烈时容易产生锁升级的情况。

重量级锁

  重量级锁是Java对synchronized锁的第三次优化,也是最后一次优化。在轻量级锁的自旋等待过程中,如果自旋次数超过一定的限制或者线程间存在竞争时,则轻量级锁退化为重量级锁。此时,线程会进入阻塞状态,并且锁的释放需要通过内核态来完成,它的性能相对较低。

  重量级锁的优势在于,在高并发的情况下,可以保障数据的可见性和一致性,确保多个线程对共享资源的访问不会发生冲突。但是,重量级锁会造成线程阻塞,从而降低系统的并发性能。

通过Java对synchronized锁的优化,可以根据不同的竞争程度,选择合适的锁状态,从而提高了程序的运行效率,保证了数据的正确性和一致性。

【论文阅读】2021-(Pidinet)Pixel Difference Networks for Efficient Edge Detection 文章目录摘要1. Introduction 摘要 motivations: 基于CNN的边缘检测的高性能是通过一个大的预训练CNN主干来实现的,该主干占用大量内存和能量。传统边缘检测器(如Canny、Sobel和LBP)很少被研究。 contributions: 提出了一种简单、轻量级但有效的架构,称为像素差分网络(PiDiNet),用于有效的边缘检测。PiDiNet采用了新颖的像素差卷积,将传统的边缘检测算子集成到现代CNN中流行的卷积运算中,以增强任务性能。 experiments: 在BSDS500 阅读详情

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