Java synchronized鎖升級jol過程詳解

更新時間：2020年04月02日 08:37:15 作者：Katsu

這篇文章主要介紹了Java synchronized鎖升級jol過程詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下

jol（java object layout）需要的依賴

<dependency>
      <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
      <artifactId>jol-core</artifactId>
      <version>0.10</version>
    </dependency>

一。synchronized鎖對象的升級（膨脹）過程主要如下：

1.膨脹過程：無鎖（鎖對象初始化時）-> 偏向鎖（有線程請求鎖） -> 輕量級鎖（多線程輕度競爭）-> 重量級鎖（線程過多或長耗時操作，線程自旋過度消耗cpu）；

2.jvm默認延時4s自動開啟偏向鎖（此時為匿名偏向鎖，不指向任務線程），可通過-XX:BiasedLockingStartUpDelay=0取消延時；如果不要偏向鎖，可通過-XX:-UseBiasedLocking = false來設置

3.鎖只能升級，不能降級；偏向鎖可以被重置為無鎖狀態(tài)

4.鎖對象頭記錄占用鎖的線程信息，但不能主動釋放，線程棧同時記錄鎖的使用信息，當有其他線程（T1）申請已經(jīng)被占用的鎖時，先根據(jù)鎖對向的信息，找對應線程棧，若線程已結束，則鎖對象先被置為無鎖狀態(tài)，再被T1線程占有后置為偏向鎖；若線程位結束，則鎖狀態(tài)由當前偏向鎖升級為輕量級鎖。

5.偏向鎖和輕量級鎖在用戶態(tài)維護，重量級鎖需要切換到內(nèi)核態(tài)(os)進行維護；

二。鎖對象頭（markword部分，8字節(jié)）使用不同的狀態(tài)進行表示，64位虛擬機的markword如下所示：

使用jol演示如下：

1.無鎖狀態(tài)

Object object = new Object(); System.out.println("hash: " + object.hashCode()); System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());

header中前8個字節(jié)按照平時習慣的從高位到低位的展示為：00000000 00000000 00000000 00111001 10101110 11101101 00101111 00000001

對照上圖，最后3位是001，無鎖狀態(tài)，中間31位（0111001 10101110 11101101 00101111）換算成十進制即為上圖打印的hash：967765295

2.匿名偏向鎖和偏向鎖

Thread.sleep(5000); //等待jvm開啟偏向鎖
    Object o = new Object();
    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());

    synchronized (o){
      System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
    }

第一次打印為匿名偏向，第二次偏向鎖指向了main線程

注意：用run啟動程序，不要用debug，實驗的時候，用debug啟動，第二次打印直接升級輕量級鎖。

3.輕量級鎖

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread.sleep(5000);
    Object o = new Object();
    synchronized (o) {
      System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
    }
    for (int i = 0; i < 1; i++) {
      Thread t = new Thread(() -> {
        print(o);
      });
      t.start();
    }
  }

  public static void print(Object o) {
    synchronized (o){
      System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
    }
  }

4.重量級鎖

public static void main(String[] args){
    Object o = new Object();
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
      Thread t = new Thread(() -> {
        print(o);
      });
      t.start();
    }
  }

  public static void print(Object o) {
    synchronized (o){
      System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
    }
  }