synchronized锁自旋
http://www.jianshu.com/p/5dbb07c8d5d5
原理
通常说的synchronized在方法或块上加锁,这里的锁就是对象锁(当然也可以在类上面),或者叫重量锁,在JVM中又叫对象监视器(Monitor),就是对象来监视线程的互斥。
先来回顾一下对象在堆里的逻辑结构:

对象头里的结构大致如此:

其中Tag的2bit用来显示锁类型。通常我们说synchronized的对象锁,就是这里Tag=10时的monitor对象,这里的Monitor address就是这个monitor对象(就是重量锁)的地址。
当多个线程同时请求synchronized方法或块时,monitor会设置几个虚拟逻辑数据结构来管理这些多线程。下图是简化了的管理结构。

新请求的线程会首先被加入到线程排队队列中,线程阻塞,当某个拥有锁的线程unlock之后,则排队队列里的线程竞争上岗(synchronized是不公平竞争锁,下面还会讲到)。如果运行的线程调用对象的wait()后就释放锁并进入wait线程集合那边,当调用对象的notify()或notifyall()后,wait线程就到排队那边。这是大致的逻辑。
同时再看看线程的状态图

Blocked就是阻塞状态。
wait()和sleep()最大的不同在于wait()会释放对象锁,而sleep()不会!wait、sleep、yield区别如下:

似乎讲到这里,synchronized锁和wait()、notify()来实现多线程同步就完成了。
但是,自旋锁或自适应自旋锁:
因为线程阻塞后进入排队队列和唤醒都需要CPU从用户态转为核心态,尤其频繁的阻塞和唤醒对CPU来说是负荷很重的工作。同时统计发现,很多对象锁的锁定状态只会持续很短的一段时间,例如一个线程切换周期,这样的话在很短的时间内阻塞线程又很快唤醒线程显然不值得,所以引入了自旋锁概念。
所谓“自旋”,就monitor并不把线程阻塞放入排队队列,而是去执行一个无意义的循环,循环结束后看看是否锁已释放并直接进行竞争上岗步骤,如果竞争不到继续自旋循环,循环过程中线程的状态一直处于running状态。明显自旋锁使得synchronized的对象锁方式在线程之间引入了不公平。但是这样可以保证大吞吐率和执行效率。
不过虽然自旋锁方式省去了阻塞线程的时间和空间(队列的维护等)开销,但是长时间自旋也是很低效的。所以自旋的次数一般控制在一个范围内,例如10,50等,在超出这个范围后,线程就进入排队队列。
自适应自旋锁,就是自旋的次数是通过JVM在运行时收集的统计信息,动态调整自旋锁的自旋次数上界。
讲到这里似乎synchronized锁的过程更加丰满了。
不过synchronized在运行过程中不是一下子就到对象锁这个级别的,它根据线程竞争情况会经过几次升级变化。这里就出现了另外几种锁。
轻量锁和偏向锁
当多线程环境进入synchronized区域的线程没竞争时,JVM并不会马上创建对象锁,而是用轻量锁或偏向锁。
不过需要明确的是,轻量锁和偏向锁,都不能代替重量锁,只不过是在没有多线程竞争时,没必要用重量锁而无畏的消耗资源。但是一旦出现了多线程竞争时,synchronized区域的轻量锁或偏向锁都会立即升级为重量锁。
轻量锁或偏向锁使用的条件是进入synchronized区域时没有其他任何其他线程在使用。
这时线程t访问对象的synchronized区域时,对象头的标志位Tag状态为01,以及还有1位的偏向信息用于记录这个对象是否可用偏向锁。然后t在对象上申请轻量锁时,若偏向信息为0,表明当前对象还未加锁,或加过偏向锁(加过,注意是加过偏向锁的对象只能被同样的线程加锁,如果不同的线程想要获取锁,需要先将偏向锁升级为轻量锁,稍后会讲到),在判断对当前对象确实没有被任何其他线程锁住后,即可以在该对象上加轻量锁。
加轻量锁的过程很简单:在当前线程的栈帧(stack frame)中生成一个锁记录(lock record),这个锁记录比前面说的那个对象锁(管理线程队列的monitor)简单多了,它只是对象头的一个拷贝。然后把对象头里的tag改成00,并把这个栈帧里的lock record地址放入对象头里。若操作成功,那就完成了轻量锁操作。如果不成功,说明有线程在竞争,则需要在当前对象上生成重量锁来进行多线程同步,然后将Tag状态改为10,并生成Monitor对象(重量锁对象),对象头里也会放入Monitor对象的地址。最后将当前线程t排队队列中。
轻量锁的解锁过程也很简单就是把栈帧里刚才的那个lock record拷贝到对象头里,若替换成功,则解锁完成,若替换不成功,表示在当前线程持有锁的这段时间内,其他线程也竞争过锁,并且发生了锁升级为重量锁,这时需要去Monitor的等待队列中唤醒一个线程去重新竞争锁。
偏向锁是比轻量锁还轻量的锁机制。当synchronized区域长期都由同一个线程加锁、解锁时,jvm就用偏向锁来做,它的加锁解锁比轻量锁操作起来指令更加简化。不过一旦有其他线程使用synchronized区域,即使没有线程间竞争,也会把偏向锁升级为轻量锁,当然如果发生线程竞争就再升级为对象锁。
锁的公平与不公平:公平锁是指线程获得锁的顺序按照fifo的原则,先排队的先得。非公平锁指每个线程都先要竞争锁,不管排队先后,所以后到的线程有可能无需进入等待队列直接竞争到锁。
非公平锁虽然可能导致某些线程饥饿,但是锁的吞吐率是公平锁好几倍,synchronized是一个典型的非公平锁方案,而且没法做成公平锁。
原文链接:http://www.jianshu.com/p/5dbb07c8d5d5
著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权,并标注“简书作者”。
synchronized锁自旋的更多相关文章
- synchronized锁自旋2
http://www.infoq.com/cn/articles/java-se-16-synchronized 1 引言 在多线程并发编程中Synchronized一直是元老级角色,很多人都会称呼它 ...
- Synchronized锁性能优化偏向锁轻量级锁升级 多线程中篇(五)
不止一次的提到过,synchronized是Java内置的机制,是JVM层面的,而Lock则是接口,是JDK层面的 尽管最初synchronized的性能效率比较差,但是随着版本的升级,synchro ...
- 多线程之Synchronized锁的基本介绍
基本介绍 synchronized是Java实现同步的一种机制,它属于Java中关键字,是一种jvm级别的锁.synchronized锁的创建和释放是此关键字控制的代码的开始和结束位置,锁是有jvm控 ...
- 015-线程同步-synchronized几种加锁方式、Java对象头和Monitor、Mutex Lock、JDK1.6对synchronized锁的优化实现
一.synchronized概述基本使用 为确保共享变量不会出现并发问题,通常会对修改共享变量的代码块用synchronized加锁,确保同一时刻只有一个线程在修改共享变量,从而避免并发问题. syn ...
- synchronized 锁优化
synchronized 在jdk 1.7之前是重量级锁,独占锁,非公平锁.jdk1.7之后,synchronized引入了 偏向锁,自旋锁,轻量级锁,重量级锁 自旋锁 当线程在获取锁的时候,如果发现 ...
- 【从刷面试题到构建知识体系】Java底层-synchronized锁-1
在技术论坛中,经常看到一种言论:面试造火箭,干活拧螺丝.我们平时写的大部分代码的确是CRDU,再提一个层次,也无非就是揉进去复杂一些的业务逻辑,把一堆的CRDU组合起来. 那么问题来了:我们提倡的研究 ...
- Java性能之synchronized锁的优化
synchronized / Lock 1.JDK 1.5之前,Java通过synchronized关键字来实现锁功能 synchronized是JVM实现的内置锁,锁的获取和释放都是由JVM隐式实现 ...
- Synchronized锁升级
Synchronized锁升级 锁的4中状态:无锁状态.偏向锁状态.轻量级锁状态.重量级锁状态(级别从低到高) 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 ...
- 深入并发锁,解析Synchronized锁升级
这篇文章分为六个部分,不同特性的锁分类,并发锁的不同设计,Synchronized中的锁升级,ReentrantLock和ReadWriteLock的应用,帮助你梳理 Java 并发锁及相关的操作. ...
随机推荐
- Mysql 学习
一.ubuntu下mysql的安装: 通过sudo apt-get install mysql-server 完成: 然后可以通过/etc/init.d/mysql 进行start/stop/rest ...
- Java线程之CompletionService
转自:http://blog.csdn.net/andycpp/article/details/8902699 当使用ExecutorService启动了多个Callable后,每个Callable会 ...
- ITK 3.20.1 VS2010 Configuration 配置
Download ITK 3.20.1 Download VS2010 Download CMake 3.2.0 I assume you've already installed VS2010 an ...
- IntelliJ IDEA(社区版)学习记录
一.下载 地址:官网下载地址 二.安装 运行安装程序,一路下一步.注意选择安装路径. 三.基本概念 project:相当于donet下的解决方案 module:相当于donet下的项目工程 四.IDE ...
- Javascript 笔记与总结(2-14)事件
常用事件: ● onclick 元素点击时 ● onfocus 元素获得焦点时 ● onblur 元素失去焦点时 ● onmouseover 鼠标经过时 ● onsubmit 表单提交时(<fo ...
- selenium 使用笔记
下面一段代码是使用selenium访问网页一个小实例 #!/usr/bin/python# -*- coding: utf-8 -*- '''Created on Dec 6, 2013 @autho ...
- php 支持断点续传的文件下载类
php 支持断点续传的文件下载类 分类: php class2013-06-30 17:27 17748人阅读 评论(6) 收藏 举报 php断点续传下载http测试 php 支持断点续传,主要依靠H ...
- wordpress 自定义面板显示不了挂件区问题
刚才在写一个wordpress主题,遇到一个问题.注册好的挂件区在控制面板(dashboard)上显示,在自定义面板上却不显示. 查询了下,发现几个老外朋友也遇到了这个问题: http://wordp ...
- github中non-fast-forward错误的解决
参考文献 1.http://www.linuxidc.com/Linux/2012-04/58985.htm 2.http://ihower.tw/blog/archives/2620 3.http: ...
- Technical analysis of client identification mechanisms
http://www.chromium.org/Home/chromium-security/client-identification-mechanisms Chromium > Chro ...