Java面试--锁升级全面解析
1.6之前,都是Synchronized重量级锁。
1.6之后,引入了偏向锁,轻量级锁,重量级锁,来减少竞争带来的上下文切换。
锁的四种状态
1.无锁状态
2.偏向锁
3.轻量级锁 CAS
4.重量级锁。 synchronized
Java对象头
在JVM中,对象是存放在堆内存中的。对象大致可以分为三个部分,对象头,实例变量和填充字节。
Synchronized锁对象在对象头的MarkWord中,锁升级主要依赖mark word中的锁标志位和释放偏向锁标识位。
用户态和内核态
内核态:
cpu可以访问内存所有数据,包括外围,硬盘、网卡,CPU也可以将自己从一个程序切换到另一个程序。
用户态:
只能受限的访问内存,且不允许访问外围设备。
什么时候进行切换
用户程序都是运行在用户态,但有时候程序需要做一些内核的事情,如从硬盘中读数据,或者从硬盘中获取数据。
唯一可以做到这些事情操作系统(Synchronized中依赖的monitor,因此需要用户态到内核态的切换。)
这时候:用户态切换到内核态
就是说,使用Synchronized同步锁的时候需要进行用户态到内核态的切换。
而底层操作系统Mutex Lock实现需要将当前线程挂起,并从用户态->内核态,这种切换非常昂贵。
因此1.6开始对Synchronized进行优化,来减少线程切换的次数。
什么是偏向锁:
就是会偏向于第一个获取它的线程,如果在接下来的执行中,该锁没有被其他线程获取,那么持有偏向锁的线程就不需要同步。
偏向锁->轻量级锁:
当另外有一个线程竞争获取这个锁时,由于该锁已经是偏向锁,当发现对象头中的Mark World中线程ID不是自己的线程ID,就会进行CAS操作获取锁,如果获取成功,则直接替换Mark Word中的线程ID为自己的线程ID,该锁会保持偏向锁状态;如果获取失败,代表锁有竞争,偏向锁升级成轻量级锁。
举例:
假设A线程 持有锁 X(此时X是偏向锁) 这是有个B线程也同样用到了锁X,而B线程在检查锁对象的Mark World时发现偏向锁的线程ID已经指向了线程A。这时候就需要升级锁X为轻量级锁。轻量级锁意味着标示该资源现在处于竞争状态。
当有其他线程想访问加了轻量级锁的资源时,会使用自旋锁优化,来进行资源访问。
轻量级锁 ->重量级:
自旋失败时,会升级成重量级锁。