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java鎖升級(jí)過(guò)程過(guò)程詳解

更新時(shí)間：2021年08月27日 15:59:51 作者：我要當(dāng)無(wú)敵內(nèi)卷人

這篇文章主要介紹了Java鎖升級(jí)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，文中通過(guò)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，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

1.說(shuō)到鎖升級(jí)的過(guò)程，我們就得說(shuō)一下對(duì)象頭

對(duì)象頭

java對(duì)象保存在內(nèi)存中，由3個(gè)部分組成：

1. 對(duì)象頭

2. 實(shí)例數(shù)據(jù)

3. 對(duì)齊填充字節(jié)

4. 如果是數(shù)組還包含數(shù)組長(zhǎng)度

對(duì)象頭的存在形式

讓我們先看看圖，主要來(lái)說(shuō)一下 Mark Word

markword 8bytes
class pointer - 指向?qū)ο笏鶎俚腸lass （一般是4bytes)
instance data - 成員變量
padding - 8字節(jié)對(duì)齊

Mark Word里都有啥

hashcode

GC

鎖

為了讓你們更好理解我先放一張圖

此處，有幾點(diǎn)要注意:

如果對(duì)象沒(méi)有重寫hashcode方法，那么默認(rèn)是調(diào)用os::random產(chǎn)生hashcode,可以通過(guò)System.identityHashCode獲取；os::random產(chǎn)生hashcode的規(guī)則為:next_rand = (16807seed) mod (2*31-1),因此可以使用31位存儲(chǔ);另外一旦生成了hashcode,JVM會(huì)將其記錄在markword中；
GC年齡采用4位bit存儲(chǔ)，最大為15，例如MaxTenuringThreshold參數(shù)默認(rèn)值就是15；
當(dāng)處于輕量級(jí)鎖、重量級(jí)鎖時(shí)，記錄的對(duì)象指針，根據(jù)JVM的說(shuō)明，此時(shí)認(rèn)為指針仍然是64位，最低兩位假定為0;當(dāng)處于偏向鎖時(shí)，記錄的為獲得偏向鎖的線程指針，該指針也是64位；

這里呢，是講解的鎖升級(jí)所以就重點(diǎn)看一下后兩位，鎖狀態(tài)的判斷就是看后兩位的狀態(tài)，無(wú)鎖和偏向鎖是看倒數(shù)第三位的狀態(tài)

接下來(lái)讓我們看看鎖升級(jí)的過(guò)程

專業(yè)版解釋

1、當(dāng)沒(méi)有被當(dāng)做鎖的時(shí)候，這就是個(gè)普通對(duì)象，鎖標(biāo)志位為01，是否偏向鎖為0

2、當(dāng)對(duì)象被當(dāng)做同步鎖時(shí)，一個(gè)線程A搶到鎖時(shí)，鎖標(biāo)志位依然是01，是否偏向鎖為1，前23位記錄A線程的線程ID，此時(shí)鎖升級(jí)為偏向鎖

3、當(dāng)線程A再次試圖來(lái)獲得鎖時(shí)，JVM發(fā)現(xiàn)同步鎖對(duì)象的標(biāo)志位是01，是否偏向鎖是1，也就是偏向狀態(tài)，Mark Word中記錄的線程id就是線程A自己的id，表示線程A已經(jīng)獲得了這個(gè)偏向鎖，可以執(zhí)行同步鎖的代碼，這也是偏向鎖的意義

4、當(dāng)一個(gè)線程B嘗試獲取鎖，JVM發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的鎖處于偏向狀態(tài)，并且現(xiàn)場(chǎng)ID不是B線程的ID，那么線程B會(huì)先用CAS將線程id改為自己的，這里是有可能成功的，因?yàn)锳線程一般不會(huì)釋放偏向鎖。如果失敗，則執(zhí)行5

5、偏向鎖搶鎖失敗，則說(shuō)明當(dāng)前鎖存在一定的競(jìng)爭(zhēng)，偏向鎖就升級(jí)為輕量級(jí)鎖。JVM會(huì)在當(dāng)前線程的現(xiàn)場(chǎng)棧中開(kāi)辟一塊單獨(dú)的空間，里面保存指向?qū)ο箧iMark Word的指針，同時(shí)在對(duì)象鎖MarkWord中保存指向這片空間的指針。上面的保存都是CAS操作，如果競(jìng)爭(zhēng)成功，代表線程B搶到了鎖，可以執(zhí)行同步代碼。如果搶鎖失敗，則繼續(xù)執(zhí)行6

6、輕量級(jí)鎖搶鎖失敗，則JVM會(huì)使用自旋鎖，自旋鎖并非是一個(gè)鎖，則是一個(gè)循環(huán)操作，不斷的嘗試獲取鎖。從JDK1.7開(kāi)始，自旋鎖默認(rèn)開(kāi)啟，自旋次數(shù)由JVM決定。如果搶鎖成功，則執(zhí)行同步代碼；如果搶鎖失敗，則執(zhí)行7

7、自旋鎖重試之后仍然未搶到鎖，同步鎖會(huì)升級(jí)至重量級(jí)鎖，鎖標(biāo)志位改為10，在這個(gè)狀態(tài)下，未搶到鎖的線程都會(huì)被阻塞，由Monitor來(lái)管理，并會(huì)有線程的park與unpark，因?yàn)檫@個(gè)存在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的轉(zhuǎn)換，比較消耗資源，故名重量級(jí)鎖

詳情請(qǐng)看：https://blog.csdn.net/wyb_gg/article/details/107518521

我通過(guò)馬士兵老師講的帶味道的栗子大致懂了這個(gè)過(guò)程（菜鳥(niǎo)版理解）

首先呢，小馬去上廁所噗噗噗，但是這個(gè)廁所很特殊，門上是沒(méi)有鎖的（無(wú)鎖狀態(tài)）

小馬覺(jué)得這不太安全啊，于是就想了個(gè)辦法，上廁所噗噗噗的時(shí)候先貼上自己的名字，這樣是不是就不會(huì)遇到尷尬的事（偏向鎖）

但是這樣還是不好，要是方圓百里只有這一個(gè)廁所，翠花和小李都想上廁所怎么辦，這時(shí)候就發(fā)生了鎖競(jìng)爭(zhēng)，他們會(huì)通過(guò)一個(gè)叫CAS來(lái)?yè)屵@個(gè)廁所，他們中有可能成功，把自己的名字貼到廁所門上，那如果沒(méi)成功呢？？？

沒(méi)成功就會(huì)升級(jí)成輕量級(jí)鎖，jvm會(huì)在當(dāng)前線程的現(xiàn)場(chǎng)棧開(kāi)辟一塊空間，讓翠花和小李在那里轉(zhuǎn)圈圈的搶著誰(shuí)上廁所（也叫自旋）也是通過(guò)CAS來(lái)實(shí)現(xiàn)的，自旋的次數(shù)是10次以上，或者CPU核數(shù)的一半（JDK1.7開(kāi)始，自旋鎖默認(rèn)開(kāi)啟，自旋次數(shù)由JVM決定）那如果又失敗了呢! 倆孩子快拉褲兜子了?。。。。?！

這時(shí)候就會(huì)升級(jí)成重量級(jí)鎖，重量級(jí)這個(gè)詞一聽(tīng)就不一般，JVM說(shuō)：我頭快禿了，干不了了。所以，我們的重量級(jí)鎖是os老大哥管理的

注：

1.CAS中呢，底層是lock cmpxchg（大家不會(huì)的話可以自行百度）CAS也有很多問(wèn)題：就像ABA啥的，這里就不多bb了

2.那么有的小小猿就會(huì)問(wèn)了，啥時(shí)候變成匿名對(duì)象呢？是4s以后才會(huì)加上偏向鎖，變成匿名對(duì)象滴，那么咋取消呢，-XX:-UseBiasedLocking 或者去sleep

這就是我對(duì)鎖升級(jí)的理解，如果有錯(cuò)誤的話，還望指正