Java 并发第二篇## JDK 6 synchronized 优化 ## CAS 作用和原理 ### CAS Comp

CAS

CAS Compare And Swap 比较并交换

是现代 CPU 广泛支持的一种对内存中共享数据进行操作的一种特殊指令。

CAS的作用：可以将比较和交换转换成原子操作，这个原子操作直接有 CPU 保证

可以保证共享变量赋值时的原子操作， CAS 操作依赖三个值，

内存中的值 V
旧的预估值 X
要修改的新值 B
如果旧的预估值 X 等于内存中的值 V ，就将新的值 B 保存到内存中。

CAS 原理

Unsafe 类介绍


class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {

    private static final long valueOffset
    private static final Unsafe Unsafe = Unsafe。getUnsafe();
    
    private volatile int value;

}

乐观锁: CAS 机制

悲观锁: synchornized

JDK 6 synchronized 优化

synchronized 锁升级

JDK 1.6 改进优化，包括偏向锁、轻量级锁和适应性自旋、锁消除、锁粗化等，

这些技术都是为了在线程之间更高效地共享数据、以及解决竞争问题，从而提高程序的执行效率。

无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁和适应性自旋 -> 重量级锁

Java 对象的布局

学习 Java 对象的布局，在JVM 中，对象在内存中的布局分三块区域：

对象头
实例数据
对齐数据。

markOop_mark mark word

klass pointer

对象头 = mark word + 类型指针（未开启指针压缩的情况下）

在32位系统中 Mark Word = 4 bytes ，类型指针 = 4bytes，对象头 = 8 bytes

在64位系统中， Mark Word = 8 bytes ，类型指针 = 8 bytes，对象头 = 16 bytes

偏向锁

UseBiasedLocking = false 参数关闭偏向锁

大多数情况下，锁不仅不存在多线程竞争，而且总是有同一个线程多次获得，为了让线程获得锁的代价减小，偏向锁关键在偏字

偏向锁的原理

当线程第一次访问同步代码快并获取锁时，偏向锁的处理流程如下：

1、检测 Mark Word 是否为可偏向状态，是否为偏向锁1 ，锁标识位为01

2、若为可偏向状态，则测试线程 ID 是否为当前线程 ID ，如果是，执行同步代码快，否则执行步骤3

3、如果测试线程 ID 不为当前线程 ID，则通过 CAS 操作将 Mark Word 的线程 ID 替换为当前线程 ID ，执行同步代码快；

偏向锁在一个线程下执行效率高；

偏向锁的撤销

1、偏向锁的撤销动作必须等待全局安全点

2、暂停拥有偏向的线程，判断锁对象是否处在锁定状态

3、撤销偏向锁，恢复到无锁（标志位01）或轻量级锁（标志位00）的状态

轻量级锁

目的：在多线程交替执行同步代码快的情况下，尽量避免重量级锁引起的性能消耗，但是如果多个线程在同一个时刻进入临界区，会导致轻量级锁膨胀升级重量级锁，所以在轻量级锁的出现并非代替重量级锁

原理：未写完

总结

synchronized 优化方法

尽量使用同步代码快

减少 synchronized 的范围减少锁的竞争

Looper.getMainLooper(); 通过代码块而不是修饰方法


/**
 * Initialize the current thread as a looper, marking it as an
 * application's main looper. See also: {@link #prepare()}
 *
 * @deprecated The main looper for your application is created by the Android environment,
 *   so you should never need to call this function yourself.
 */
@Deprecated
public static void prepareMainLooper() {
    prepare(false);
    synchronized (Looper.class) {
        if (sMainLooper != null) {
            throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
        }
        sMainLooper = myLooper();
    }
}

/**
 * Returns the application's main looper, which lives in the main thread of the application.
 */
public static Looper getMainLooper() {
    synchronized (Looper.class) {
        return sMainLooper;
    }
}

减少 synchronized 的粒度

尽量使用对象而不要使用 class 类型


synchronized (lock) {
  queue.remove(priority);
  highestPriority = queue.isEmpty() ? Integer.MIN_VALUE : Util.castNonNull(queue.peek());
  lock.notifyAll();
}

ConcurrentHashMap 读写分离

HashTable :锁定整个哈希表，一个操作正在进行时，其他操作也同时锁定，效率低下

ConcurrentHashMap :局部锁定，只锁定桶，对当前元素锁定，其他元素不锁定

总结: 读写分离

读取时不加锁，写入和删除时加锁: 同样的集合例子有:

ConcurrentHashMap , CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteSet