阅读笔记八一——java中的锁原理锁优化

1、为何要用锁？

锁-是为了解决并发操做引发的脏读、数据不一致的问题。

 

2、锁实现的基本原理

2.1、volatile

Java编程语言容许线程访问共享变量， 为了确保共享变量能被准确和一致地更新，线程应该确保经过排他锁单独得到这个变量。Java语言提供了volatile，在某些状况下比锁要更加方便。

 

volatile在多处理器开发中保证了共享变量的“ 可见性”。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时，另一个线程能读到这个修改的值。

 

 

 

结论：若是volatile变量修饰符使用恰当的话，它比synchronized的使用和执行成本更低，由于它不会引发线程上下文的切换和调度。

 

2.2、synchronized

synchronized经过锁机制实现同步。

 

先来看下利用synchronized实现同步的基础：Java中的每个对象均可以做为锁。

 

具体表现为如下3种形式。

 

对于普通同步方法，锁是当前实例对象。

 

对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。

 

对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。

 

当一个线程试图访问同步代码块时，它首先必须获得锁，退出或抛出异常时必须释放锁。

 

2.2.1 synchronized实现原理

synchronized是基于Monitor来实现同步的。

 

Monitor从两个方面来支持线程之间的同步：

 

互斥执行

 

协做

 

1、Java 使用对象锁 ( 使用 synchronized 得到对象锁 ) 保证工做在共享的数据集上的线程互斥执行。

 

2、使用 notify/notifyAll/wait 方法来协同不一样线程之间的工做。

 

3、Class和Object都关联了一个Monitor。

 

 

 

Monitor 的工做机理

 

线程进入同步方法中。

 

为了继续执行临界区代码，线程必须获取 Monitor 锁。若是获取锁成功，将成为该监视者对象的拥有者。任一时刻内，监视者对象只属于一个活动线程（The Owner）

 

拥有监视者对象的线程能够调用 wait() 进入等待集合（Wait Set），同时释放监视锁，进入等待状态。

 

其余线程调用 notify() / notifyAll() 接口唤醒等待集合中的线程，这些等待的线程须要从新获取监视锁后才能执行 wait() 以后的代码。

 

同步方法执行完毕了，线程退出临界区，并释放监视锁。

 

参考文档：https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-synchronized

 

2.2.2 synchronized具体实现

1、同步代码块采用monitorenter、monitorexit指令显式的实现。

 

2、同步方法则使用ACC_SYNCHRONIZED标记符隐式的实现。

 

经过实例来看看具体实现：

 

public class SynchronizedTest {

 

  public synchronized void method1(){

       System.out.println("Hello World!");

 }

  public void method2(){

           synchronized (this){

              System.out.println("Hello World!");

          }

   }

}

 

2.2.3 synchronized的锁优化

JavaSE1.6为了减小得到锁和释放锁带来的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”。

 

在JavaSE1.6中，锁一共有4种状态，级别从低到高依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态，这几个状态会随着竞争状况逐渐升级。

 

锁能够升级但不能降级，意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种锁升级却不能降级的策略，目的是为了提升得到锁和释放锁的效率。

 

偏向锁：

无锁竞争的状况下为了减小锁竞争的资源开销，引入偏向锁。

 

 

 

轻量级锁：

轻量级锁所适应的场景是线程交替执行同步块的状况。

 

锁粗化（Lock Coarsening）：也就是减小没必要要的紧连在一块儿的unlock，lock操做，将多个连续的锁扩展成一个范围更大的锁。

 

锁消除（Lock Elimination）：锁削除是指虚拟机即时编译器在运行时，对一些代码上要求同步，可是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行削除。

 

适应性自旋（Adaptive Spinning）：自适应意味着自旋的时间再也不固定了，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。若是在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功得到过锁，而且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为此次自旋也颇有可能再次成功，进而它将容许自旋等待持续相对更长的时间，好比100个循环。另外一方面，若是对于某个锁，自旋不多成功得到过，那在之后要获取这个锁时将可能省略掉自旋过程，以免浪费处理器资源。