Java并行程序基础（十）

Java虚拟机对锁的优化

1.锁偏向

锁偏向是一种针对加锁操作的优化手段。核心思想是:如果一个线程获得了 锁，那么锁就进入偏向模式。当这个线程再次请求锁时，无须再做任何同步操作，节省了大量有关锁申请的操作，从而提高锁性能。因此，对于几乎 没有锁竞争的场合，锁偏向有比较好的优化效果，因为连续多次极有可能是同一个线程请求相同的锁。而对于锁竞争比较激烈的场合，其效果不佳。适用java虚拟机参数-XX:+UseBiasedLocking可以开启偏向锁。

2. 轻量级锁

如果锁偏向失败，虚拟机并不会立即挂起线程。它还会 使用一种称为 轻量级锁的优化手段。轻量级锁的操作很轻便，它只是简单的对对象头部作为指针，指向持有锁的线程堆栈的内部，来判断一个线程是否持有对象锁。如果线程获得轻量级锁成功，则可以顺利进入临界区。如果轻量级锁加锁失败，则表示其他线程 抢先争夺到了锁，那么当前线程的锁请求就会膨胀成重量级锁。

3.自旋锁

锁膨胀后，虚拟机为了避免线程真实的在操作系统层面挂起，虚拟机还会做最后的努力--自旋锁。由于当前线程暂时无法获得锁，但是什么时候可以获得锁是一个未知数。也许在几个cpu时钟周期后，就可以得到锁。如果这样，简单粗暴的挂起线程可能是一种得不偿失的操作。因此，系统会进行一次赌注:它会假设在不久的将来，线程可能得到这把锁。因此，虚拟机会让当前线程做几个空循环（这也是自旋的含义），在经过若干次循环后，如果可以得到锁，那么就可以进入临界区。如果还不能获得锁，才会真实地将线程在操作系统层面的挂起

4.锁消除

锁消除是一种更彻底的锁优化。Java虚拟机在JIT编译时，通过对运行上下文的扫描，去除不可能存在共享资源竞争的锁。通过锁消除，可以节省毫无意义的请求锁时间。

public String[] createStrings(){

Vector<String> v = new Vector<String>();
for(int i=0;i<100;i++){
v.add(Integer.toString());
}
return v.toArray(new String[]{});
}

注意上述代码中的Vector,由于变量v只在createStrings()中使用，它只是一个单纯的局部变量。局部变量是在线程栈上分配的，属于线程私有的数据，因此不可能被其他线程访问。所以，这种情况下，Vector内部所有加锁同步都是没必要的。如果虚拟机检测到这种情况，就会将这些无用的锁操作去除。

锁消除涉及到一项关键技术为逃逸分析。所谓逃逸分析就是观察某一变量是否会逃出某一个作用域。在本例中，变量v显然没有逃出createString()方法之外。以此为基础，虚拟机才可以大胆的将v内部的加锁操作去除。如果createString()返回的不是String数据，而是v本身，那么就认为变量v逃逸了当前的函数，也就是说v有可能被其他线程访问。如果是这样，虚拟机就不能消除v中的锁操作。

逃逸分析必须在-server模式下进行，可以使用-XX:+DoEscapeAnalysis参数打开逃逸分析。使用-XX:+EliminateLocks参数可以打开锁消除。