Synchronized锁升级原理

最新推荐文章于 2024-06-06 15:10:21 发布

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#jvm #多线程 #锁 #synchronized

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本文详细解析了Java中的synchronized锁的工作原理，包括对象头的结构和锁的状态转换。从无锁到偏向锁、轻量级锁、重量级锁的升级过程，阐述了锁在不同状态下的行为，帮助读者深入理解Java同步机制。

文章目录

原文

1.Synchronized锁

首先，synchronized的基本原理是基于对象头当中的监视器，因此它也叫做监视器锁。
将synchronized进行反编译后，会发现有一个moniter_enter命令和一个moniter_exit命令，前者是将对象头当中的计数器加1，后者是将对象头当中的计数器减1，当然，这是广义上的解释，接下来进行详细解释。

2.对象头

一个对象的对象头当中包含三个部分，mark_word，指向方法区中对象的引用,以及数组长度。
synchronized锁的原理主要在于mark_word部分。

3.Synchronized锁流程

mark_word当中的格式：
在这里插入图片描述

1.无锁时，对象头为普通对象头，前25位记录了对象的hashcode，锁标志位为01，是否偏向锁为0；
2.当对象被当作同步锁并且有一个线程抢到了锁时，锁的标志位还是01，但偏向锁变为1，前23位变成抢到该锁线程的id
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。
4.线程B试图获得这个锁时，JVM发现同步锁处于偏向状态，但是Mark Word中的线程id记录的不是B，那么线程B会先用CAS操作试图获得锁，这里的获得锁操作是有可能成功的，因为线程A一般不会自动释放偏向锁。如果抢锁成功，就把Mark Word里的线程id改为线程B的id，代表线程B获得了这个偏向锁，可以执行同步锁代码。如果抢锁失败，则执行步骤5
5.偏向锁状态抢锁失败，代表当前锁有一定的竞争，偏向锁将升级为轻量级锁。JVM会在当前线程的线程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Mark Word中保存指向这片空间的指针。上述两个保存操作都是CAS操作，如果保存成功，代表线程抢到了同步锁，就把Mark Word中的锁标志位改成00，可以执行同步锁代码。如果保存失败，表示抢锁失败，竞争太激烈，继续执行步骤6。
6.轻量级锁抢锁失败，JVM会使用自旋锁，自旋锁不是一个锁状态，只是代表不断的重试，尝试抢锁。从JDK1.7开始，自旋锁默认启用，自旋次数由JVM决定。如果抢锁成功则执行同步锁代码，如果失败则继续执行步骤7。
7.自旋锁重试之后如果抢锁依然失败，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。