Synchronized底层原理学习笔记

Synchronized:

(1)jdk1.2之前synchronized 加锁是直接向操作系统直接申请锁,所以我们称为重量级锁。

1.2之后synchronized做了优化,根据并发访问量控制锁升级的过程;

(2)CAS:底层使用 lock cmpxchg 指令 (cmpxchg由于不是原子性,前面加上lock)

(3)用户态和内核态:针对区分执行的指令;用户空间的进程只能调用用户态的指令;所有的操作指令cpu内核都能调用

(4) 锁升级的过程

当我们对一个对象加锁其实是修改这个对象的markword信息;

当我new 出一个对象可能有两种状态,偏向锁已经启动和未启动 ;

普通我们new出一个对象,加上synchronized ,如果偏向锁已经启动,升级为偏向锁;

如果偏向锁没有启动,直接到自旋锁;

一旦有另外线程抢占资源,升级为轻量级锁(自旋锁CAS);

偏向锁到轻量级锁的过程:有两个线程抢占一把锁,都会在本地线程内生成一个LockRecord ,自旋(CAS操作)去抢占这把锁,一旦有那个线程拿到这把锁,这个锁上有该线程的指针指向对应线程的LockRecord;未抢到锁的线程继续CAS操作申请这把锁(用户态锁)

偏向锁默认JVM启动后4秒启动,也可以通过 -XX:BiasedLockingStartupDelay=0指定是否开启

竞争激烈升级为重量级锁,1.6以前自旋10次(可以通过-XX:PreBlockSpin),或者超过CPU核数1/2;1.6以后是自适应自旋,JVM自己控制

jvm通过C++的objectMonitor对象,去操作系统申请锁,并记录到markword中

5)锁的底层代码逻辑实现

加上synchronized代码块,汇编码会生成一个monitorenter 指令开始加锁,montorexit锁释放

monitorenter 汇编方法中先判断是否是使用偏向锁,如果是进入fast_enter,快速拿到锁,不需要竞争;如果不是进入slow_enter方法,先自旋拿锁,自旋到一定的次数膨胀,调用

inflate方法去拿重量级锁

6)synchronized 是可重入锁

重入次数必须记录,因为要解锁几次必须得到对应

偏向锁和自旋锁->线程栈 ->记录一个lockrecord 并+1

重量级锁->C++对象ObjectMonitor的一个字段属性上

(7)为什么有自旋锁还要重量级锁?

因为自旋锁是需要暂用CPU资源,那锁过长,或者自旋线程速过多,占用大量CPU资源

重量级锁里面会有等待队列,不占额外的资源

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