synchronized鎖升級和jol

jol（java object layout）需要的依賴

<dependency>
            <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
            <artifactId>jol-core</artifactId>
            <version>0.10</version>
        </dependency>

 

一。synchronized鎖對象的升級（膨脹）過程主要如下：

1.膨脹過程：無鎖（鎖對象初始化時）-> 偏向鎖（有線程請求鎖） -> 輕量級鎖（多線程輕度競爭）-> 重量級鎖（線程過多或長耗時操作，線程自旋過度消耗cpu）；

2.jvm默認延時4s自動開啟偏向鎖（此時為匿名偏向鎖，不指向任務線程），可通過-XX:BiasedLockingStartUpDelay=0取消延時；如果不要偏向鎖，可通過-XX:-UseBiasedLocking = false來設置

3.鎖只能升級，不能降級；偏向鎖可以被重置為無鎖狀態

4.鎖對象頭記錄占用鎖的線程信息，但不能主動釋放，線程棧同時記錄鎖的使用信息，當有其他線程（T1）申請已經被占用的鎖時，先根據鎖對向的信息，找對應線程棧，若線程已結束，則鎖對象先被置為無鎖狀態，再被T1線程占有后置為偏向鎖；若線程未結束，則鎖狀態由當前偏向鎖升級為輕量級鎖。

5.偏向鎖和輕量級鎖在用戶態維護，重量級鎖需要切換到內核態(os)進行維護；

二。鎖對象頭（markword部分，8字節）使用不同的狀態進行表示，64位虛擬機的markword如下所示：

使用jol演示如下：

1.無鎖狀態

Object object = new Object();
        System.out.println("hash: " + object.hashCode());
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());

header中前8個字節按照平時習慣的從高位到低位的展示為：00000000 00000000 00000000 00111001 10101110 11101101 00101111 00000001

對照上圖，最后3位是001，無鎖狀態，中間31位（0111001 10101110 11101101 00101111）換算成十進制即為上圖打印的hash：967765295

2.匿名偏向鎖和偏向鎖

Thread.sleep(5000); //等待jvm開啟偏向鎖
        Object o = new Object();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());

        synchronized (o){
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }

第一次打印為匿名偏向，第二次偏向鎖指向了main線程

注意：用run啟動程序，不要用debug，實驗的時候，用debug啟動，第二次打印直接升級輕量級鎖。

3.輕量級鎖

 

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(5000);
        Object o = new Object();
        synchronized (o) {
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }
        for (int i = 0; i < 1; i++) {
            Thread t = new Thread(() -> {
                print(o);
            });
            t.start();
        }
    }

    public static void print(Object o) {
        synchronized (o){
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }
    }

 

4.重量級鎖

 

public static void main(String[] args){
        Object o = new Object();
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            Thread t = new Thread(() -> {
                print(o);
            });
            t.start();
        }
    }

    public static void print(Object o) {
        synchronized (o){
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }
    }

 

 

參考：

https://www.ixigua.com/i6807658279146095115/

https://blog.csdn.net/tongdanping/article/details/79647337