JUC并发编程 -- 自旋优化 & 偏向锁

Posted 2021-09-15 Z && Y

1. 自旋优化

重量级锁竞争的时候，还可以使用自旋来进行优化，如果当前线程自旋成功（即这时候持锁线程已经退出了同步块，释放了锁），这时当前线程就可以避免阻塞。

1.1 自旋重试成功的情况

自旋一定是多核CPU下才有意义

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1.2 自旋重试失败的情况

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1.3 补充:

• 自旋会占用 CPU 时间，单核 CPU 自旋就是浪费，多核 CPU 自旋才能发挥优势。
• 在 Java 6 之后自旋锁是自适应的，比如对象刚刚的一次自旋操作成功过，那么认为这次自旋成功的可能性会高，就多自旋几次；反之，就少自旋甚至不自旋，总之，比较智能。
• Java 7 之后不能控制是否开启自旋功能(总是开启)

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2. 偏向锁

• 轻量级锁在没有竞争时（就自己这个线程），每次重入仍然需要执行 CAS 操作。
• Java 6 中引入了偏向锁来做进一步优化：只有第一次使用 CAS 将线程 ID 设置到对象的 Mark Word 头，之后发现这个线程 ID 是自己的就表示没有竞争，不用重新 CAS。以后只要不发生竞争，这个对象就归该线程所有

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2.1 示例

static final Object obj = new Object();
public static void m1() {
 synchronized( obj ) {
 // 同步块 A
 m2();
 }
}
public static void m2() {
 synchronized( obj ) {
 // 同步块 B
 m3();
 }
}
public static void m3() {
 synchronized( obj ) {
 // 同步块 C
 }
}

轻量级锁:

偏向锁:

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2.2 偏向锁的状态

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回忆一下对象头格式:

一个对象创建时：

• 如果开启了偏向锁（默认开启），那么对象创建后，markword 值为 0x05 即最后 3 位为 101，这时它的thread、epoch、age 都为 0
• 偏向锁是默认是延迟的，不会在程序启动时立即生效，如果想避免延迟，可以加 VM 参数 -XX:BiasedLockingStartupDelay=0 来禁用延迟
• 如果没有开启偏向锁，那么对象创建后，markword 值为 0x01 即最后 3 位为 001，这时它的 hashcode、age 都为 0，第一次用到 hashcode 时才会赋值

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2.3 撤销偏向锁

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2.3.1 方法一: 调用对象 hashCode

调用了对象的 hashCode，但偏向锁的对象 MarkWord 中存储的是线程 id，如果调用 hashCode 会导致偏向锁被撤销（MarkWord中不可以同时存储这么多内容）。

• 轻量级锁会在锁记录中记录 hashCode
• 重量级锁会在 Monitor 中记录 hashCode

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2.3.2 方法二: 其它线程使用对象

当有其它线程使用偏向锁对象时，会将偏向锁升级为轻量级锁。

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2.3.3 方法三: 调用 wait/notify

只有重量级锁才有wait/notify这样的等待通知机制

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2.4 批量重偏向

• 如果对象虽然被多个线程访问，但没有竞争，这时偏向了线程 T1 的对象仍有机会重新偏向 T2，重偏向会重置对象的 Thread ID
• 当撤销偏向锁阈值超过 20 次后，jvm 会这样觉得，我是不是偏向错了呢，于是会在给这些对象加锁时重新偏向至加锁线程。

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2.5 批量撤销

当撤销偏向锁阈值超过 40 次后，jvm 会这样觉得，自己确实偏向错了，根本就不该偏向。于是整个类的所有对象都会变为不可偏向的，这个类新建的对象也是不可偏向的

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