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1、偏向锁是JDK 6中的重要引进,因为HotSpot作者经过研究实践发现,在大多数情况下,锁不仅不存在多线程竞争,而且总是由同一线程多次获得,为了让线程获得锁的代价更低,引进了偏向锁。 偏向锁的“偏”,就是偏心的“偏”、偏袒的“偏”,它的意思是这个锁会偏向于第一个获得它的线程,会在对 象头存储锁偏向的线程ID,以后该线程进入和退出同步块时只需要检查是否为偏向锁、锁标志位以及 ThreadID即可。
举例
Java是支持多线程的语言,因此在很多基础库中为了保证代码在多线程的情况下也能正常运行,也就是我们常说的线程安全,都会加入如synchronized这样的同步语义。但是在应用在实际运行时,很可能只有一个线程会调用相关同步方法。比如下面这个demo:
public class Demo{
private List<String> list = new ArrayList<>();
public static void main(String[] args) {
Demo Demo = new Demo();
for (int i = 0; i < 50; i++) {
Demo.add("Demo--->" + i);
}
}
public synchronized void add(String s) {
list.add(s);
}
}
在这个demo中为了保证对list操纵时线程安全,对add方法加了synchronized的修饰,但实际使用时却只有一个线程调用到该方法。对于轻量级锁而言,每次调用add时,加锁解锁都有一个CAS操作;对于重量级锁而言,加锁也会有一个或多个CAS操作(这里的一个和多个 只是针对该demo,并不适用于所有场景)。
[]("对象的Mark Word")对象的Mark Word
- 偏向锁在Java 6之后是默认启用的,但在应用程序启动几秒钟之后才激活,可以使用-XX:BiasedLockingStartupDelay=0 参数关闭延迟,如果确定应用程序中所有锁通常情况下处于竞争 状态,可以通过 XX:-UseBiasedLocking=false 参数关闭偏向锁。
- 当JVM启用了偏向锁模式(1.6以上默认开启),当新创建一个对象的时候,如果该对象所属的class没有关闭偏向锁模式(什么时候会关闭一个class的偏向模式下文会说,默认所有class的偏向模式都是是开启的),那新创建对象的
mark word将是可偏向状态,此时mark word中的thread id(参见上文偏向状态下的mark word格式)为0,表示未偏向任何线程,也叫做匿名偏向(anonymously biased)。
加锁过程
偏向锁加锁的C++代码过于复杂,这里只是用文字描述了几种情况。正常面试的时候,也不会让你说C++代码执行过程。
加锁过程分为几种情况(case),注意下面的不是顺序,只是加锁的几种情况。
case 1:当该对象第一次被线程获得锁的时候,发现是匿名偏向状态,则会用CAS指令,将mark word中的thread id由0改成当前线程Id。如果成功,则代表获得了偏向锁,继续执行同步块中的代码。否则,将偏向锁撤销,升级为轻量级锁。
case 2:当被偏向的线程再次进入同步块时,发现锁对象偏向的就是当前线程,在通过一些额外的检查后,会往当前线程的栈中添加一条Displaced Mark Word为空的Lock Record中,然后继续执行同步块的代码,因为操纵的是线程私有的栈,因此不需要用到CAS指令;由此可见偏向锁模式下,当被偏向的线程再次尝试获得锁时,仅仅进行几个简单的操作就可以了,在这种情况下,synchronized关键字带来的性能开销基本可以忽略。
case 3:当其他线程进入同步块时,发现已经有偏向的线程了,则会进入到撤销偏向锁的逻辑里,一般来说,会在safepoint中去查看偏向的线程是否还存活,如果存活且还在同步块中则将锁升级为轻量级锁,原偏向的线程继续拥有锁,当前线程则走入到锁升级的逻辑里;如果偏向的线程已经不存活或者不在同步块中,则将对象头的mark word改为无锁状态(unlocked),之后再升级为轻量级锁。