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hotspot jvm之synchronized实现

hehe_
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发布于 2017/01/18 17:26
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在java多线程编程中,控制并发访问可以通过加锁或采用原子变量的方式。

juc下给我们提供的显示的lock,查看AQS源码我们可以知道,aqs实现原理简单理解就是构造了一个等待队列,当持有锁的线程在释放锁的时刻去唤醒队列中的某一个线程(公平)。

java中还有一种内置锁 通过synchronized关键字来实现,synchronized 修饰方法时,锁住的是当前对象;修饰代码块时,锁住的是括号内的对象;修饰static方法,锁住的是当前Class,但具体的synchronized实现原理我们通过jdk的源码查看不到,只能去翻jvm的源码了。

 

在openjdk的wiki上有介绍synchronized的实现原理,这里借用网站的图来简单分析一下.

左侧偏向锁,右侧禁用偏向锁

 

在jvm里解析的时候,每个对象都有一个header,用来存放和锁相关的元素.

hashcode + generation + 偏向标记+锁状态  

偏向标记  1 :偏向,0:无偏向 

锁状态  01:无锁 , 00 : 轻量级锁  ,10:重量级锁

锁的升级是从  偏向锁 > 轻量锁 > 重量锁, 不可降级

说了上面的基本概念后下面开始看看上面这个图,分析一下synchronized具体是如果做到的.

 

当对象处于无锁状态时,对象头的后两位为01,当线程T1进入代码块时JVM会先在当前线程的栈桢中创建用于存储锁记录的空间,并将对象头中的Mark Word复制到锁记录中,jvm尝试通过cas操作将Mark word指向自己锁记录指针 . 若成功当前线程将持有锁, 后两位修改为00;如果cas操作失败,则说明次对象已被线程持有,此时jvm将检查对象头中的线程指针是否指向当前线程,若是则继续执行(重入);若不是,表明此时有多个线程同时进入代码块,发生竞争,T1自旋尝试获取锁.  自旋一定次数或时间(待确定)后,锁将升级为重量级锁

 

轻量级解锁时,会使用原子的CAS操作来将当前线程栈帧的Mark Word替换回到对象头,如果成功,则表示没有竞争发生。如果失败,表示当前锁存在竞争,锁就会膨胀成重量级锁 

 

参考文章: https://wiki.openjdk.java.net/display/HotSpot/Synchronization

             http://www.infoq.com/cn/articles/java-se-16-synchronized

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