Java锁消除

概述

锁消除是Java虚拟机在JIT编译是,通过对运行上下文的扫描,去除不可能存在共享资源竞争的锁,通过锁消除,可以节省毫无意义的请求锁时间。

实验

看如下代码:

package com.winwill.lock;

/**
 * @author qifuguang
 * @date 15/6/5 14:11
 */
public class TestLockEliminate {
    public static String getString(String s1, String s2) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append(s1);
        sb.append(s2);
        return sb.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        long tsStart = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            getString("TestLockEliminate ", "Suffix");
        }
        System.out.println("一共耗费:" + (System.currentTimeMillis() - tsStart) + " ms");
    }
}

getString()方法中的StringBuffer数以函数内部的局部变量,进作用于方法内部,不可能逃逸出该方法,因此他就不可能被多个线程同时访问,也就没有资源的竞争,但是StringBuffer的append操作却需要执行同步操作:

    @Override
    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        toStringCache = null;
        super.append(str);
        return this;
    }

逃逸分析和锁消除分别可以使用参数-XX:+DoEscapeAnalysis和-XX:+EliminateLocks(锁消除必须在-server模式下)开启。使用如下参数运行上面的程序:

-XX:+DoEscapeAnalysis -XX:-EliminateLocks

得到如下结果:
这里写图片描述

使用如下命令运行程序:

-XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+EliminateLocks

得到如下结果:
这里写图片描述

结论

由上面的例子可以看出,关闭了锁消除之后,StringBuffer每次append都会进行锁的申请,浪费了不必要的时间,开启锁消除之后性能得到了提高。

<think>好的,我现在需要解释Java中的粗化和消除的概念、原理以及应用场景。首先,我得回忆一下这两个术语的定义。粗化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化时去掉不必要的,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]提到粗化是减少不必要的紧连在一起的unlock和lock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化技术。 然后,我需要详细说明它们的实现原理。粗化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,粗化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],在粗化时引用[4]。同时,引用[5]可能涉及synchronized的优化,包括粗化和消除的实现机制。 最后,我需要生成相关问题,确保覆盖原理、实现和应用,比如优化原理、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粗化与消除的原理及应用场景 #### 一、粗化 (Lock Coarsening) 1. **概念** 粗化是指将多个连续的、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。 - **优化范围**: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可能将其优化为: ```java synchronized (obj) { // 粗化到循环外部 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,自动移除这些的优化技术[^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、两种优化的意义 | 优化技术 | 目标 | 触发条件 | 性能影响 | |----------|--------------------------|------------------------------------|----------------------| | 粗化 | 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 - **粗化示例**: 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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