Synchronized实现原理及和Lock的区别
Synchronized
偏向锁,轻量级锁 ,重量级锁
偏向锁:对象头存储线程ID,可重入(根据线程ID判断)
轻量级锁:复制对象头到Lock Record 记录锁信息,拥有锁 复制的Lock Rrecord 指向对象头,自旋获取锁
重量级锁:moniter监控 ,阻塞
Synchronized不同使用方法区别:
可重入锁
可重入锁又名递归锁,是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候,在进入内层方法会自动获取锁。说的有点抽象,下面会有一个代码的示例。
对于Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一个可重入锁,其名字是Re entrant Lock重新进入锁。
对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。
synchronized void setA() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
setB();
} synchronized void setB() throws Exception{
Thread.sleep(1000);
}上面的代码就是一个可重入锁的一个特点,如果不是可重入锁的话,setB可能不会被当前线程执行,可能造成死锁。
Synchronized和ReentrantLock区别:
1.比Synchronized更灵活
2.lock()获取锁,unlock()释放锁,要手动在finally中调用unlock()释放锁。
3.Synchronized惊群效应
Synchronized中的wait和notify ,而Lock是借助于Condition类实现,更灵活,可以选择性的进行线程通知,在调度线程上更加灵活。
Synchronized惊群效应,当有一个线程获取锁时候,其他线程进入WaitSet队列,wait()之后的nofity()时线程在争夺同一把锁的时候是随机的,谁抢到就给谁。 notifyAll() 会有一种惊群效应,一旦锁被释放了,所有的wait线程被唤醒。被通知的线程是有JVM 随机选择的 ,Synchronized就相当于整个Lock对象中只有一个单一的Condition对象,所有的线程都注册在它一个对象的身上,线程开始notiifyAll()时,需要通知所有的WAITING线程,没有选择权,会出现相当大的效率问题。
4.Lock对象可以创建多个Condition(对象监视器)实例,线程对象可以注册在指定的Condition中,从而可以选择性的进行线程的通知,在调度线程上更加灵活。
Lock lock=new ReentrantLock();
Condition condition=lock.newCondition();
condition.await();
condition.signal();
condition.signalAll();
Condition中的signalAll
/** 从Condition中移动所有的等待线程到 拥有锁队列里
* Moves all threads from the wait queue for this condition to
* the wait queue for the owning lock.
* 是 queue队列而不是waitSet 集合
* @throws IllegalMonitorStateException if {@link #isHeldExclusively}
* returns {@code false}
*/
public final void signalAll() {
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
Node first = firstWaiter;
if (first != null)
doSignalAll(first);
}
/**
* Removes and transfers all nodes.
* @param first (non-null) the first node on condition queue
*/
private void doSignalAll(Node first) {
lastWaiter = firstWaiter = null;
do {
Node next = first.nextWaiter;
first.nextWaiter = null;
transferForSignal(first);
first = next;
} while (first != null);
}
为什么会有偏向锁,轻量级锁,重量级锁:
1.为什么要引入偏向锁?
因为经过HotSpot的作者大量的研究发现,大多数时候是不存在锁竞争的,常常是一个线程多次获得同一个锁,因此如果每次都要竞争锁会增大很多没有必要付出的代价,为了降低获取锁的代价,才引入的偏向锁。
2.为什么要引入轻量级锁?
轻量级锁考虑的是竞争锁对象的线程不多,而且线程持有锁的时间也不长的情景。因为阻塞线程需要CPU从用户态转到内核态,代价较大,如果刚刚阻塞不久这个锁就被释放了,那这个代价就有点得不偿失了,因此这个时候就干脆不阻塞这个线程,让它自旋这等待锁释放。
3.轻量级锁什么时候升级为重量级锁?
自旋的时间太长也不行,因为自旋是要消耗CPU的,因此自旋的次数是有限制的,比如10次或者100次,如果自旋次数到了线程1还没有释放锁,或者线程1还在执行,
线程2还在自旋等待,这时又有一个线程3过来竞争这个锁对象,那么这个时候轻量级锁就会膨胀为重量级锁。重量级锁把除了拥有锁的线程都阻塞,防止CPU空转。
重量级锁线程会被挂起park,耗性能
Synchronized的锁升级过程
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