【锁】Java中的锁

【锁】Java中的锁

在 JVM 中,对象在内存中分为三块区域:

对象头 (会关联 monitor 对象)
Mark Word(标记字段):默认存储对象的HashCode,分代年龄和锁标志位信息。它会根据对象的状态复用自己的存储空间,也就是说在运行期间Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。
Klass Point(类型指针):对象指向它的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

实例数据
这部分主要是存放类的数据信息,父类的信息。

对其填充
由于虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,填充数据不是必须存在的,仅仅是为了字节对齐。
Tip:不知道大家有没有被问过一个空对象占多少个字节?就是8个字节,是因为对齐填充的关系哈,不到8个字节对其填充会帮我们自动补齐。

锁的升级过程:

无锁----偏向锁----轻量级锁-----重量级锁
Tip:切记这个升级过程是不可逆的

偏向锁:

锁争夺也就是对象头指向的Monitor对象的争夺,一旦有线程持有了这个对象,标志位修改为1,就进入偏向模式,同时会把这个线程的ID记录在对象的Mark Word中。

这个过程是采用了CAS乐观锁操作的,每次同一线程进入,虚拟机就不进行任何同步的操作了,对标志位+1就好了,不同线程过来,CAS会失败,也就意味着获取锁失败。

偏向锁在1.6之后是默认开启的,1.5是关闭的,手动开启参数是xx:-UseBiasedLocking=false

轻量级锁:

还是跟Mark Work 相关,如果这个对象是无锁的,jvm就会在当前线程的栈帧中建立一个叫锁记录(Lock Record)的空间,用来存储锁对象的Mark Word 拷贝,然后把Lock Record中的owner指向当前对象。

JVM接下来会利用CAS尝试把对象原本的Mark Word 更新为Lock Record的指针,成功就说明加锁成功,改变锁标志位,执行相关同步操作。

如果失败了,就会判断当前对象的Mark Word是否指向了当前线程的栈帧,是则表示当前的线程已经持有了这个对象的锁,否则说明被其他线程持有了,继续锁升级,修改锁的状态,之后等待的线程也阻塞。

自旋锁:

Linux系统的用户态和内核态的切换很耗资源,其实就是线程的等待唤起过程,那怎么才能减少这种消耗呢?

自旋,不断自旋,防止线程被挂起,一旦可以获取资源,就直接尝试成功,直到超出阈值,自旋锁的默认大小是10次,-XX:PreBlockSpin可以修改。

自旋都失败了,那就升级为重量级的锁,像1.5的一样,等待唤起咯。

公平锁

非公平锁

重量级锁:

Atomic:原子操作

大家在看ObjectMonitor源码的时候,会发现Atomic::cmpxchg_ptr,Atomic::inc_ptr等内核函数,对应的线程就是park()和upark()。
这个操作涉及用户态和内核态的转换了,这种切换是很耗资源的,所以知道为啥有自旋锁这样的操作了吧,按道理类似死循环的操作更费资源才是对吧?其实不是,大家了解一下就知道了

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