java锁

最新推荐文章于 2021-09-19 22:36:31 发布

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本文介绍了几种锁的相关知识。自旋锁在请求被占用的锁时会自旋等待，有高效和浪费CPU资源的优缺点，还有自适应自旋。偏向锁可消除无竞争同步原语，与轻量级锁有异同。轻量级锁用CAS取代互斥同步，比重量级锁性能高的前提是无竞争，否则会膨胀成重量级锁。

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自旋锁：

背景：互斥同步对性能最大的影响是阻塞，挂起和恢复线程都需要转入内核态中完成；并且通常情况下，共享数据的锁定状态只持续很短的一段时间，为了这很短的一段时间进行上下文切换并不值得。
原理：当一条线程需要请求一把已经被占用的锁时，并不会进入阻塞状态，而是继续持有CPU执行权等待一段时间，该过程称为『自旋』。
优点：由于自旋等待锁的过程线程并不会引起上下文切换，因此比较高效；
缺点：自旋等待过程线程一直占用CPU执行权但不处理任何任务，因此若该过程过长，那就会造成CPU资源的浪费。
自适应自旋：自适应自旋可以根据以往自旋等待时间的经验，计算出一个较为合理的本次自旋等待时间。

偏向锁：

作用：偏向锁是为了消除无竞争情况下的同步原语，进一步提升程序性能。
与轻量级锁的区别：轻量级锁是在无竞争的情况下使用CAS操作来代替互斥量的使用，从而实现同步；而偏向锁是在无竞争的情况下完全取消同步。
与轻量级锁的相同点：它们都是乐观锁，都认为同步期间不会有其他线程竞争锁。
原理：当线程请求到锁对象后，将锁对象的状态标志位改为01，即偏向模式。然后使用CAS操作将线程的ID记录在锁对象的Mark Word中。以后该线程可以直接进入同步块，连CAS操作都不需要。但是，一旦有第二条线程需要竞争锁，那么偏向模式立即结束，进入轻量级锁的状态。
优点：偏向锁可以提高有同步但没有竞争的程序性能。但是如果锁对象时常被多条线程竞争，那偏向锁就是多余的。
偏向锁可以通过虚拟机的参数来控制它是否开启。

轻量级锁：

对象头称为『Mark Word』，虚拟机为了节约对象的存储空间，对象处于不同的状态下，Mark Word中存储的信息也所有不同。
Mark Word中有个标志位用来表示当前对象所处的状态。
当线程请求锁时，若该锁对象的Mark Word中标志位为01（未锁定状态），则在该线程的栈帧中创建一块名为『锁记录』的空间，然后将锁对象的Mark Word拷贝至该空间；最后通过CAS操作将锁对象的Mark Word指向该锁记录；
若CAS操作成功，则轻量级锁的上锁过程成功；
若CAS操作失败，再判断当前线程是否已经持有了该轻量级锁；若已经持有，则直接进入同步块；若尚未持有，则表示该锁已经被其他线程占用，此时轻量级锁就要膨胀成重量级锁。