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偏向锁、轻量级锁、重量级锁之间的变迁

2018-02-27 11:55 302 查看
对象锁共有四种状态:无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁,锁竞争程度依次加重。

对象锁可以升级但不能降级,意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。

自旋是一种获取锁的策略,存在于获取轻量级锁的过程中,不是一种锁,java的对象锁只有上述四种。

假设现在有一个对象O,刚刚被新建,处于无锁状态。此时线程A尝试获取对象锁,如果此时jvm已经开启了偏向锁,那么线程A会尝试CAS操作将自己的线程Id写入对象头中的markword,并标记为偏向锁,此时线程A成功获取对象锁,进入临界区执行代码。当线程A退出临界区时,并不会更改并释放Mark Word中的偏向锁记录,而是继续保留,当下一次线程A再次尝试获取对象锁时,首先判断当前对象锁是否是偏向锁,如果不是偏向锁,说明此时对象锁已经膨胀了,这种情况延后讨论;如果是偏向锁,只需简单的测试Mark Word中的偏向锁是否还是偏向自己即可,不需要额外的CAS操作。如果还是偏向自己,即Mark Word中的线程id是自己,那么表示又成功获取了锁;如果不再偏向自己,而是其他线程,那么首先会暂停拥有偏向锁的线程,检查此线程的状态,如果不再存活,则将Mark Word标记为无锁状态,之后线程A再次竞争锁即可;如果此线程还活着,那么检查此线程还是否需要持有锁,如果需要继续持有,那么表明此时在有多个线程同时竞争偏向锁,此时偏向锁优势不是很明显,因此将偏向锁升级为轻量级锁(意思是,当此时持有锁的线程释放锁后,之后的线程获取到的锁至少为轻量级锁);如果不再需要继续持有,即临界区已经执行完成,那么Mark Word标记为无锁状态,之后线程A再次竞争偏向锁锁即可。

接着上面偏向锁膨胀的说,假设此时膨胀为了轻量级锁,轻量级锁从名字上理解,表明此时锁竞争不是太大,因此当线程A使用CAS操作获取轻量级锁时,如果成功,那么成功获取到轻量级锁;如果失败,表明此时锁存在竞争,但认为不是很严重,可能在很短的时间内锁就会被其他线程释放,此时如果将线程A变为阻塞状态并释放cpu时间片显得成本有些大,因此线程A不释放cpu时间片,会采用自旋的方式空转一个周期,之后再尝试CAS操作获取轻量级锁。自旋的次数会有一个阈值,如果在此阈值内获取到了轻量级锁,那么jvm会动态上浮此阈值;如果在阈值次数内没有获取到轻量级锁,意味着通过自旋获取轻量级锁失败,此时轻量级锁会膨胀为重量级锁,此后线程获取此对象锁均为重量级锁,意味着只要获取不到锁,线程就会进入阻塞状态。
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