Jvm内部锁机制总结

一、线程安全和对象头Mark

每个对象都有一个对象头标记Mark（32位）

Mark描述对象hash、锁信息、垃圾回收标记、年龄

二、锁的分类

偏向锁：（只在单线程有效）

--------- 偏心锁，锁会偏向让当前已经持有锁的线程持有

--------- Mark中：标记为偏向，写入线程ID

--------- 只要没有竞争，获得偏向锁的线程将来进入同步块不需要同步（提高性能）

--------- 其它线程请求相同锁时（产生竞争），偏向模式结束

--------- 启用偏向锁： -XX:+UseBiasedLocking（默认启用）

轻量级锁

-------- BasicObjectLock（嵌入在栈中的对象）：Mark对象头+锁指针

-------- 性能高，快速锁定

-------- 没有竞争时，使用轻量级锁。有竞争时（性能下降），升级为重量级锁。

自旋锁

-------- 竞争存在时，如果某个线程获取了锁，就让线程做几个空操作（自旋）

-------- JDK 1.7以上内置实现

-------- 同步块很长，自旋容易失败（需要操作系统挂起线程、还空操作消耗了系统资源），降低系统性能

-------- 同步块短，自旋成功率高（不需要操作系统挂起线程），提高系统性能

JVM获取锁的步骤：尝试获取偏向锁---》尝试获取轻量级锁-----》尝试获取自旋锁-----》获取普通锁

三、锁的操作优化

减少锁持有时间

-------- 只同步需要同步的代码块

减小锁粒度

-------- 大对象拆成小对象，降低锁竞争

-------- 提供偏向锁、轻量级锁成功率

-------- HashMap的同步实现：

Collections.synchronizedMap(Map m)获得一个同步的hasnMap，其中get和put方法都被synchronized，每次只能被一个线程访问，效率低。

-------- ConcurrentHashMap通过减小锁粒度优化：

将HashMap底层的数组分段，分层若干个Segment，每次put、get操作只锁定一个Segment数组段，因此允许多线程同时访问ConcurrentHashMap，提供系统效率。

锁分离

-------- 对锁功能进行分类

-------- 读写锁的实现：ReadWriteLock，读锁和读锁不互斥，读锁和写锁，写锁和写锁互斥。

-------- 阻塞链表队列的实现：LinkedBlockingQueue，put和take操作互不影响，不需要锁住整个链表，只需要take和put持有不同的锁即可。

 

锁粗化

-------- 减少synchronized的出现次数，多个锁合并在一个锁执行。

 

锁消除（JVM编译器执行）

-------- 编译时，发现某个对象不能被多线程访问，JVM编译器会将锁消除。

无锁操作（乐观锁）

-------- 乐观认为不存在多线程竞争，首先尝试无竞争状态实现代码，如果执行时发现有竞争，退而求其次通知线程重试。

-------- 实现方式：CAS（Compare And Swap）比较交换操作（CPU指令）：

CAS(V, Expect, New)：传入三个参数，V为需要操作的线程，Expect为线程正常运行期望得到的结果，New为线程赋予的新值。当且仅当V线程的值正常执行结果为Expect时，才把新值New赋值给V

-------- java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger中的CAS操作（无锁实现）：

1

public final int getAndSet(int newValue){//设置新值，返回旧值

2

    for(;;;){

3

        int current = get();//查看当前线程的期望值

4

        if (compareAndSet(current, newValue))//查看期望值current在compareAndSet方法中是否正确，如果正确则设置新值

5

            return current;

6

    }

7

}

参考资料：http://blog.csdn.net/zhaoqiang121121/article/details/45673011