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Java synchronized鎖升級(jí)jol過程詳解

更新時(shí)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(jí)jol過程詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)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(duì)象的升級(jí)（膨脹）過程主要如下：

1.膨脹過程：無鎖（鎖對(duì)象初始化時(shí)）-> 偏向鎖（有線程請(qǐng)求鎖） -> 輕量級(jí)鎖（多線程輕度競(jìng)爭(zhēng)）-> 重量級(jí)鎖（線程過多或長(zhǎng)耗時(shí)操作，線程自旋過度消耗cpu）；

2.jvm默認(rèn)延時(shí)4s自動(dòng)開啟偏向鎖（此時(shí)為匿名偏向鎖，不指向任務(wù)線程），可通過-XX:BiasedLockingStartUpDelay=0取消延時(shí)；如果不要偏向鎖，可通過-XX:-UseBiasedLocking = false來設(shè)置

3.鎖只能升級(jí)，不能降級(jí)；偏向鎖可以被重置為無鎖狀態(tài)

4.鎖對(duì)象頭記錄占用鎖的線程信息，但不能主動(dòng)釋放，線程棧同時(shí)記錄鎖的使用信息，當(dāng)有其他線程（T1）申請(qǐng)已經(jīng)被占用的鎖時(shí)，先根據(jù)鎖對(duì)向的信息，找對(duì)應(yīng)線程棧，若線程已結(jié)束，則鎖對(duì)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(jié)束，則鎖狀態(tài)由當(dāng)前偏向鎖升級(jí)為輕量級(jí)鎖。

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

二。鎖對(duì)象頭（markword部分，8字節(jié)）使用不同的狀態(tài)進(jìn)行表示，64位虛擬機(jī)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(gè)字節(jié)按照平時(shí)習(xí)慣的從高位到低位的展示為：00000000 00000000 00000000 00111001 10101110 11101101 00101111 00000001

對(duì)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(jìn)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(dòng)程序，不要用debug，實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，用debug啟動(dòng)，第二次打印直接升級(jí)輕量級(jí)鎖。

3.輕量級(jí)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(jí)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());
    }
  }