JAVAEE多线程synchronized 优化过程

news/2024/4/30 12:39:29/文章来源:https://blog.csdn.net/m0_58437435/article/details/126960183

文章目录

synchronized 优化过程
- 一、锁升级/锁膨胀
- - 1. 偏向锁
  - 2. 轻量级锁
  - 3. 重量级锁
- 二、锁消除
- 三、锁粗化
总结

synchronized 优化过程

对于synchronized

1.既是乐观锁,也是悲观锁
2.既是轻量级锁,也是重量级锁
3.乐观锁的部分是基于自旋锁实现的,悲观锁的部分是基于挂起等待锁实现的
4.不是读写锁,是普通互斥锁
5.是非公平锁
6.是可重入锁

synchronized是自适应的!!!
synchronized初始使用的时候,是 乐观锁/轻量级锁/自旋锁
如果锁竞争激烈,synchronized会自动升级成 悲观锁/重量级锁/挂起等待锁

JVM在实现synchronized的时候给我们提供自动优化的策略~
一个synchronized 自动适应多种不同的场景!!
在这里插入图片描述

一、锁升级/锁膨胀

synchronized的效果是"加锁"

当两个线程针对同一个对象加锁的时候,就会出现锁竞争~
后来尝试加锁的线程就得阻塞等待,直到前一个线程释放锁~

synchronized加锁的具体过程:

偏向锁
轻量级锁
重量级锁

synchronized 更多的考虑到程序员的使用负担,内部就实现了"自适应"这样的操作.

如果当前场景中,锁竞争不激烈,则是以轻量级锁状态来进行工作(自旋,第一时间拿到锁)

如果当前场景中,锁竞争激烈,则是以重量级锁状态来进行工作(挂起等待,拿到锁没那么及时,但是节省了开销)

无竞争,偏向锁
有竞争,轻量级锁
竞争激烈,重量级锁

上述的变化就叫做锁升级/锁膨胀

JVM实现synchronized的时候,为了方便程序员使用,引入的一些优化机制~

在这里插入图片描述

1. 偏向锁

偏向锁的本质类似于懒汉模式~
必要的时候再加锁,能不加就不加~

比如我给某个线程加了个synchronized,但是这个代码实际执行过程中,不一定会触发锁竞争!
类似count++ :

如果两个线程本身调度的时候恰好错开了,此时t1和t2的锁竞争并没有真的发生如果不是真的发生了锁竞争,就没有必要真的加锁

但是如果这种情况:

如果没有t2的竞争,t1的锁就不生效,有了竞争才正式生效。
这种不是真实生效的状态,就叫偏向锁

偏向锁不是真加锁,而是只是设置了一个状态~
如果没有其他线程参与竞争锁, 那么就不会真正执行加锁操作, 从而降低程序开销.
一旦真的涉及到其他的线程竞争, 再取消偏向锁状态, 进入轻量级锁状态.

在这里插入图片描述

2. 轻量级锁

随着其他线程进入竞争, 偏向锁状态被消除, 进入轻量级锁状态(自适应的自旋锁).
此处的轻量级锁就是通过 CAS 来实现

通过 CAS 检查并更新一块内存 (比如 null => 该线程引用)
如果更新成功, 则认为加锁成功
如果更新失败, 则认为锁被占用, 继续自旋式的等待(并不放弃 CPU).

自旋操作是一直让 CPU 空转, 比较浪费 CPU 资源.
因此此处的自旋不会一直持续进行, 而是达到一定的时间/重试次数, 就不再自旋了.
也就是所谓的 “自适应”

3. 重量级锁

如果竞争进一步激烈, 自旋不能快速获取到锁状态, 就会膨胀为重量级锁
此处的重量级锁就是指用到内核提供的 mutex .

执行加锁操作, 先进入内核态.
在内核态判定当前锁是否已经被占用
如果该锁没有占用, 则加锁成功, 并切换回用户态.
如果该锁被占用, 则加锁失败. 此时线程进入锁的等待队列, 挂起. 等待被操作系统唤醒.
经历了一系列的沧海桑田, 这个锁被其他线程释放了, 操作系统也想起了这个挂起的线程, 于是唤醒这个线程, 尝试重新获取锁.

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