synchronized的锁消除和锁粗化

01 锁消除(同步省略)

是jvm对synchronized锁的优化
如果JVM检测到某段代码不可能存在共享数据竞争,JVM会对这段代码的同步锁进行锁消除
在动态编译同步块时,JIT编译器可以借助逃逸分析(Escape Analysis)技术来判断同步块所使用的锁对象是否只能够被一个线程访问而没有被发布到其他线程,若同步块所使用的锁对象通过这种分析被证实只能够被一个线程访问,那么JIT编译器在编译这个同步块的时候就会取消对这部分代码的同步。

开启锁消除 -XX:+EliminateLocks,jdk8默认是开启的

02 举例

Vector的add()是Synchronized修饰的。
在运行这段代码时,JVM检测到变量vector没有逃逸出方法vectorTest()之外,JVM可以大胆地将vector内部的加锁操作消除。

public void vectorTest() {
   Vector<String> vector = new Vector<String>();
   for (int i =0; i <10; i++) {
       vector.add(i +"");
   } 
   System.out.println(vector);
 }

public void test() {
    Object object = new Object();
    synchronized (object) {
        System.out.println("----");
    }
}

代码中object对象进行加锁,但object对象的生命周期只在test()中 ,不会被其他线程所访问到,所以在JIT编译阶段就会被优化成下面这种

public void test() {
    Object object = new Object();
    System.out.println("----");
}

01 锁粗化

是jvm对synchronized锁的优化
很多时候,我们提倡尽量减小锁的粒度,可以避免不必要的阻塞,让同步块的作用范围尽可能小,仅在共享数据的实际作用域中才进行同步,如果存在锁竞争,那么等待锁的线程也能尽快拿到锁。
若虚拟机检测到一段代码中连续的用同一个监视器锁反复的加锁解锁,甚至加锁操作出现在循环体中时,就会导致不必要的性能损耗,这种情况就需要锁粗化
锁粗化就是将多个连续的加锁、解锁操作连接在一起,扩展成一个范围更大的锁。

for(int i=0;i<100000;i++) {
   synchronized(this) { 
     do();
    }

会被粗化成:

synchronized(this) {
  for(int i=0;i<100000;i++){ 
    do();
   }

测试

默认是开启逃逸分析和锁化的,可以关闭锁粗化和开启锁粗化的时间差异
 -server -XX:+DoEscapeAnalisis -XX:+EliminateLock              开启逃逸分析和开启锁粗化和锁消除
  -server -XX:-DoEscapeAnalisis -XX:-EliminateLock              关闭逃逸分析和关闭锁粗化和锁消除
<think>好的,我现在需要解释Java中的消除的概念、原理以及应用场景。首先,我得回忆一下这两个术语的定义。可能是指将多个细粒度的合并成一个更大的,减少操作的开销。而消除可能是在编译器优时去掉不必要的,比如当检测到某段代码不存在线程竞争时,自动移除。 接下来,我需要参考提供的引用内容。比如引用[4]提到是减少不必要的紧连在一起的unlocklock操作,将多个连续的扩展成更大范围的。引用[2]提到消除的例子,比如StringBuffer虽然是线程安全的,但在单线程环境下使用时,JVM消除。这些引用能帮助我具体说明这两个优技术。 然后,我需要详细说明它们的实现原理。可能是在编译或运行时检测到连续的区域,合并它们。消除可能通过逃逸分析,判断对象是否仅被当前线程访问,从而决定是否移除。 应用场景方面,适用于循环体内重复加的情况,而消除适合单线程下不必要的同步代码,比如局部StringBuffer的使用。 另外,要注意引用相关的文献,比如在解释消除时提到StringBuffer的例子,引用[2],在时引用[4]。同时,引用[5]可能涉及synchronized的优,包括消除的实现机制。 最后,我需要生成相关问题,确保覆盖原理、实现应用,比如优原理、实际案例、与性能的关系等。确保回答结构清晰,分点阐述,符合用户的要求。</think>### Java消除的原理及应用场景 #### 一、 (Lock Coarsening) 1. **概念** 是指将多个连续的、细粒度的加/解操作合并为单个更大范围的操作,从而减少的开销[^4]。例如,在循环体内重复加时,JVM可能会将的范围扩展到整个循环外部。 2. **实现原理** - **检测连续操作**:JVM在编译或运行时检测到同一线程对同一对象的多次加/解操作紧密相邻。 - **优范围**:将多个操作合并为一个更大的作用域,避免频繁切换状态。 例如以下代码片段: ```java for (int i = 0; i < 100; i++) { synchronized (obj) { // 每次循环都加 // 操作... } } ``` JVM可能将其优为: ```java synchronized (obj) { // 到循环外部 for (int i = 0; i < 100; i++) { // 操作... } } ``` 3. **应用场景** - 循环体内频繁加时。 - 多个相邻同步块无竞争且操作逻辑连续时[^4]。 --- #### 二、消除 (Lock Elimination) 1. **概念** 消除JVM通过**逃逸分析**(Escape Analysis)检测到某些同步操作不可能存在线程竞争时,自动移除这些的优技术[^2]。 2. **实现原理** - **逃逸分析**:判断对象是否“逃逸”出当前线程(即是否可能被其他线程访问)。 - **消除**:若对象未逃逸(仅当前线程使用),则同步操作无意义,JVM会直接移除。 例如,`StringBuffer`的`append`方法虽然是同步的,但在以下代码中: ```java public String test() { StringBuffer sb = new StringBuffer(); // sb未逃逸出当前方法 sb.append("a"); sb.append("b"); return sb.toString(); } ``` JVM消除`append`方法的[^2]。 3. **应用场景** - 局部变量或私有对象仅在单线程内使用。 - 使用线程安全类(如`Vector`、`StringBuffer`)但实际无竞争时。 --- #### 三、两种优的意义 | 优技术 | 目标 | 触发条件 | 性能影响 | |----------|--------------------------|------------------------------------|----------------------| | | 减少操作频率 | 连续加且无竞争 | 降低上下文切换开销 | | 消除 | 消除不必要的同步 | 对象未逃逸 | 完全避免开销 | --- #### 四、实际案例对比 - **示例**: 若在循环中频繁操作线程安全的集合,JVM可能将范围扩展到循环外[^4]。 - **消除示例**: 在单线程中使用`StringBuffer`而非`StringBuilder`时,JVM会自动消除同步。 ---
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