有人说:轻量级锁一定比重量级锁快!我忍不住笑了

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有人说:轻量级锁一定比重量级锁快!我忍不住笑了

世界上不止有黑白两色,黑与白之间还是灰色的地带。

在成人的世界里,大多数人喜欢非黑即白的观点来看待一个问题,例如《十二公民》中那个刚开始所有人都认定的“一定是富二代杀S了自己的亲身父亲”,到最后大家理性分析和推测之后发现,事情根本不是大多数人 99.99% 以为的那样。我们很容易被他人的说辞所误导,相信我们愿意相信的事,听我们愿意听的事,然后被舆论所支配,在人云亦云之中渐渐的迷失自我,然后丧失自己独立思考的能力。

学技术也是一样,尽信书不如无书,思考才是学习的目的,如果读书不是为了启迪自己的智慧,只是为了吹NB,那这个人有很大的概率会一事无成。

那此时我们再回过头来思考这个问题:轻量级锁一定比重量级锁快吗?

答案

在回答这个问题之前,我们先来了解一下,什么是轻量级锁?什么是重量级锁?

锁概念

轻量级锁是 JDK 1.6 新增的概念,是相对于传统的重量级锁而已的一种状态,在 JDK 1.5 时,synchronized 是需要通过操作系统自身的互斥量(mutex lock)来实现,然而这种实现方式需要通过用户态与和核心态的切换来实现,但这个切换的过程会带来很大的性能开销,所以在 JDK 1.6 就引入了轻量级锁来避免此问题的发生。

轻量级锁执行过程

再讲轻量级锁执行过程之前,要先从虚拟机的对象头开始说起,HotSpot 的对象头(Object Header)分为两部分:

  1. Mark Word 区域,用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码(HashCode)、GC 分带年龄等;
  2. 用于存储指向方法区对象类型数据的指针(如果是数组对象的话,还有一个存储数组长度的额外信息)。

Mark Word 在 32 位系统中,有 32bit 空间,其中:

  • 25bit 用来存储 HashCode;
  • 4bit 用来存储对象的分带年龄;
  • 2bit 用来存储锁标志位,01=可偏向锁、00=轻量级锁、10=重量级锁;
  • 1bit 固定为 0。

再说回轻量级锁的执行过程,在代码进入同步块的时候,如果此对象没有被线程所占用,虚拟机会先将此线程的栈帧拷贝一份存储在当前对象的 Lock Record (锁记录) 区域中。

然后虚拟机再使用 CAS (Compare and Swap, 比较并交换) 将本线程的 Mark Word 更新为指向对象 Lock Record 区域的指针,如果更新成功,则表示这个线程拥有了该对象,轻量级锁添加成功,如果更新失败,虚拟机会先检查对象 Mark Word 是否指向了当前线程的线帧,如果是则表明此线程已经拥有了此锁,如果不是,则表明该锁已经被其他线程占用了。如果有两条以上的线程在争抢死锁,那么锁就会膨胀为重量锁,Mark Word 中存储的就是指向重量级锁的互斥量指针,后面等待锁的线程也会进入阻塞状态。

从以上的过程,我们可以看出轻量级锁可以理解为是通过 CAS 实现的,理想的情况下是整个同步周期内不存在锁竞争,那么轻量锁可以有效的提高程序的同步性能,然而,如果情况相反,轻量级锁不但要承担 CAS 的开销还要承担互斥量的开销,这种情况下轻量级锁就会比重量级锁更慢,这就是我们本文的答案。

总结

轻量级锁不是在任何情况下都比重量级锁快的,要看同步块执行期间有没有多个线程抢占资源的情况,如果有,那么轻量级线程要承担 CAS + 互斥量锁的性能消耗,就会比重量锁执行的更慢。

关于好与坏和对于错也是这个道理,并不是任何情况下都是对的。有些事今天可能是对的,但明天有可能成错的了。比如 JDK 1.5 时,你可以说同步线程只有一个方式:synchronized,然而 JDK 1.6 时添加了 Lock,你昨天说的对的话,在明天可能就变成错的了。所以对和错其实并不是那么绝对,它也没那么重要,重要的是你得有独立思考的能力和辨识对错认知。

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