高并发学习-20220816-锁升级

亦凉 2023-09-28 20:53 17阅读 0赞

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## 1、锁升级过程理解： ##

前提：使用synchronized给object对象加锁。

1、刚new出的 object对象，是没有上锁的。-- 无锁

2、如果同一时刻只有一个线程在使用object对象 这把锁，则将从 无锁-升级为-偏向锁。object对象头markwod中会写入当前线程指针。

3、只要发生锁竞争，及同一个时刻还有其他线程在竞争这把锁，则 将从 偏向锁-升级为-轻量级锁（也叫自旋锁）。升级过程为：

①撤销偏向锁

②多个线程抢 object对象 这把锁，抢到后 object对象头markwod中会 记录 当前线程的 Lock Record 的指针。

需了解的知识点：

线程：每个线程都有一个线程栈，线程栈中会生成自己的 Lock Record对象。

抢锁的过程：通过自旋锁 进行抢，即 CAS 操作。 （自旋比较消耗cpu）

4、轻量级锁（自旋锁）升级为重量级锁，是由jvm自己调节决定的。

## 2、相关说明 ##

**2.1、自旋锁什么时候升级为重量级锁？**

轻量级锁（自旋锁）什么时候升级为重量级锁，是由jvm自己调节决定的。

**2.2、为什么有自旋锁还需要重量级锁？**

> 自旋是消耗CPU资源的，如果锁的时间长，或者自旋线程多，CPU会被大量消耗。
> 
> 重量级锁有等待队列，所以拿不到锁的进入等待队列，不需要消耗CPU资源。

重量级锁 是从cpu申请的。

**2.3、偏向锁是否一定比自旋锁效率高？**

> 不一定，在明确知道会有多线程竞争的情况下，偏向锁肯定会涉及锁撤销，这时候直接使用自旋锁。
> 
> JVM启动过程，会有很多线程竞争（明确），所以默认情况**启动时不打开偏向锁，过一段儿时间再打开。**

### 2.4、 默认synchronized(o) 为：00 -> 轻量级锁 ###

默认情况 **偏向锁有个时延**，默认是4秒。  
因为JVM虚拟机自己有一些默认启动的线程，里面有好多sync代码，这些sync代码启动时就知道肯定会有竞争，如果使用偏向锁，就会造成偏向锁不断的进行锁撤销和锁升级的操作，效率较低。

-- 设置偏向锁的延迟时间
    -XX:BiasedLockingStartupDelay=0

如果设定上述参数（即：设置偏向锁的延迟时间为0），则

new Object () - > 101 偏向锁 ->线程ID为0 -> Anonymous BiasedLock 。  
打开偏向锁，new出来的对象，默认就是一个可偏向匿名对象101。

### 2.5、偏向锁如果有线程竞争 ###

撤销偏向锁，升级轻量级锁。  
线程在自己的线程栈生成LockRecord ，用CAS操作将markword设置为指向自己这个线程的LR的指针，设置成功者得到锁。

### 2.6、偏向锁 如果竞争加剧 ###

竞争加剧：有线程超过10次自旋， -XX:PreBlockSpin， 或者自旋线程数超过CPU核数的一半， **jvm1.6之后，加入自适应自旋 Adapative Self Spinning ， JVM自己控制**。

**升级重量级锁：**\-> 向操作系统申请资源，linux mutex , CPU从3级-0级系统调用，线程挂起，进入等待队列，等待操作系统的调度，然后再映射回用户空间。

## 3、锁升级的过程 ##

JDK较早的版本 OS的资源 互斥量 用户态 -> 内核态的转换 重量级 效率比较低

现代版本进行了优化

无锁 - 偏向锁 -轻量级锁（自旋锁）-重量级锁

1、偏向锁 - markword 上记录当前线程指针，下次同一个线程加锁的时候，不需要争用，只需要判断线程指针是否同一个，所以，偏向锁，偏向加锁的第一个线程 。hashCode备份在线程栈上 线程销毁，锁降级为无锁

2、有争用 - 锁升级为轻量级锁 - 每个线程有自己的LockRecord在自己的线程栈上，用CAS去争用markword的LR的指针，指针指向哪个线程的LR，哪个线程就拥有锁

3、自旋超过10次，升级为重量级锁 - 如果太多线程自旋 CPU消耗过大，不如升级为重量级锁，进入等待队列（不消耗CPU）-XX:PreBlockSpin

4、自旋锁在 JDK1.4.2 中引入，使用 -XX:+UseSpinning 来开启。JDK 6 中变为默认开启，并且引入了自适应的自旋锁（**适应性自旋锁**）。

自适应自旋锁意味着自旋的时间（次数）不再固定，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功获得过锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为这次自旋也是很有可能再次成功，进而它将允许自旋等待持续相对更长的时间。如果对于某个锁，自旋很少成功获得过，那在以后尝试获取这个锁时将可能省略掉自旋过程，直接阻塞线程，避免浪费处理器资源。

偏向锁由于有锁撤销的过程revoke，会消耗系统资源，所以，在锁争用特别激烈的时候，用偏向锁未必效率高。还不如直接使用轻量级锁。

## 4、锁降级 ##

锁降级是发生在GC 的过程，只被JVMThread访问，降级也就没啥意义了。所以**可以简单认为****锁降级不存在**！

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