Java对象头部与synchronized原理与优化

Posted 2021-07-21 oahaijgnahz

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Java、大数据开发学习要点（持续更新中…）

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文章目录

• 一、Java对象头部
• 二、偏向锁与轻量级锁

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一、Java对象头部

Java对象头部主要包含Mark Word和类型指针。

  HotSpot虚拟机的对象头(Object Header)包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据， 如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等，称为“Mark Word”。
  这个对象头在32位的存储空间中，根据锁状态不同或者GC状态不同分成上图中的5种状态。

二、偏向锁与轻量级锁

从上图中总结对象锁优化的相关内容：

1. 在目前的Java版本中，偏向锁是默认开启的，是否偏向的标识位为1。偏向锁的本质就是无锁，即在线程没有争抢的情况下，对象头记录线程ID，持有对象锁的线程栈帧中的Lock record记录空的Displaced Mark Word(退出同步块时对应删除)。要注意的是偏向过的锁，上一个线程退出后其线程ID还保留着，这样同一线程的多次访问不会受阻。但当不同线程ID的线程请求这个偏向锁时，会发现线程ID不同，则会去使用一次CAS操作改变对象头中的信息来获取这个对象的锁，成功就进入同步代码块执行，如果此操作失败说明对象发生了线程间竞争。则此对象会升级成轻量级锁。
2. 轻量级锁定时，各个线程都是通过一定次数的CAS操作来争抢对象锁(修改Mark Word)，如果对象被锁定则对象头中会保存持有该对象锁的线程指针(指向对应线程Lock record中的Displaced Mark Word)，锁标志位为01。
3. 当轻量级锁CAS修改Mark Word失败超过设定的次数，仍未抢到锁，则对象锁升级为重量级锁，线程进入阻塞。每个对象有一个monitor，线程执行monitorenter尝试获取对象锁，直至执行到monitorexit释放monitor（或者wait释放锁，notify唤醒继续争抢锁）。