java鎖升級過程過程詳解

更新時間：2021年08月27日 15:59:51 作者：我要當無敵內卷人

這篇文章主要介紹了Java鎖升級的實現(xiàn)過程，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

1.說到鎖升級的過程，我們就得說一下對象頭

對象頭

java對象保存在內存中，由3個部分組成：

1. 對象頭

2. 實例數據

3. 對齊填充字節(jié)

4. 如果是數組還包含數組長度

對象頭的存在形式

讓我們先看看圖，主要來說一下 Mark Word

markword 8bytes
class pointer - 指向對象所屬的class （一般是4bytes)
instance data - 成員變量
padding - 8字節(jié)對齊

Mark Word里都有啥

hashcode

GC

鎖

為了讓你們更好理解我先放一張圖

此處，有幾點要注意:

如果對象沒有重寫hashcode方法，那么默認是調用os::random產生hashcode,可以通過System.identityHashCode獲??；os::random產生hashcode的規(guī)則為:next_rand = (16807seed) mod (2*31-1),因此可以使用31位存儲;另外一旦生成了hashcode,JVM會將其記錄在markword中；
GC年齡采用4位bit存儲，最大為15，例如MaxTenuringThreshold參數默認值就是15；
當處于輕量級鎖、重量級鎖時，記錄的對象指針，根據JVM的說明，此時認為指針仍然是64位，最低兩位假定為0;當處于偏向鎖時，記錄的為獲得偏向鎖的線程指針，該指針也是64位；

這里呢，是講解的鎖升級所以就重點看一下后兩位，鎖狀態(tài)的判斷就是看后兩位的狀態(tài)，無鎖和偏向鎖是看倒數第三位的狀態(tài)

接下來讓我們看看鎖升級的過程

專業(yè)版解釋

1、當沒有被當做鎖的時候，這就是個普通對象，鎖標志位為01，是否偏向鎖為0

2、當對象被當做同步鎖時，一個線程A搶到鎖時，鎖標志位依然是01，是否偏向鎖為1，前23位記錄A線程的線程ID，此時鎖升級為偏向鎖

3、當線程A再次試圖來獲得鎖時，JVM發(fā)現(xiàn)同步鎖對象的標志位是01，是否偏向鎖是1，也就是偏向狀態(tài)，Mark Word中記錄的線程id就是線程A自己的id，表示線程A已經獲得了這個偏向鎖，可以執(zhí)行同步鎖的代碼，這也是偏向鎖的意義

4、當一個線程B嘗試獲取鎖，JVM發(fā)現(xiàn)當前的鎖處于偏向狀態(tài)，并且現(xiàn)場ID不是B線程的ID，那么線程B會先用CAS將線程id改為自己的，這里是有可能成功的，因為A線程一般不會釋放偏向鎖。如果失敗，則執(zhí)行5

5、偏向鎖搶鎖失敗，則說明當前鎖存在一定的競爭，偏向鎖就升級為輕量級鎖。JVM會在當前線程的現(xiàn)場棧中開辟一塊單獨的空間，里面保存指向對象鎖Mark Word的指針，同時在對象鎖MarkWord中保存指向這片空間的指針。上面的保存都是CAS操作，如果競爭成功，代表線程B搶到了鎖，可以執(zhí)行同步代碼。如果搶鎖失敗，則繼續(xù)執(zhí)行6

6、輕量級鎖搶鎖失敗，則JVM會使用自旋鎖，自旋鎖并非是一個鎖，則是一個循環(huán)操作，不斷的嘗試獲取鎖。從JDK1.7開始，自旋鎖默認開啟，自旋次數由JVM決定。如果搶鎖成功，則執(zhí)行同步代碼；如果搶鎖失敗，則執(zhí)行7

7、自旋鎖重試之后仍然未搶到鎖，同步鎖會升級至重量級鎖，鎖標志位改為10，在這個狀態(tài)下，未搶到鎖的線程都會被阻塞，由Monitor來管理，并會有線程的park與unpark，因為這個存在用戶態(tài)和內核態(tài)的轉換，比較消耗資源，故名重量級鎖

詳情請看：https://blog.csdn.net/wyb_gg/article/details/107518521

我通過馬士兵老師講的帶味道的栗子大致懂了這個過程（菜鳥版理解）

首先呢，小馬去上廁所噗噗噗，但是這個廁所很特殊，門上是沒有鎖的（無鎖狀態(tài)）

小馬覺得這不太安全啊，于是就想了個辦法，上廁所噗噗噗的時候先貼上自己的名字，這樣是不是就不會遇到尷尬的事（偏向鎖）

但是這樣還是不好，要是方圓百里只有這一個廁所，翠花和小李都想上廁所怎么辦，這時候就發(fā)生了鎖競爭，他們會通過一個叫CAS來搶這個廁所，他們中有可能成功，把自己的名字貼到廁所門上，那如果沒成功呢？？？

沒成功就會升級成輕量級鎖，jvm會在當前線程的現(xiàn)場棧開辟一塊空間，讓翠花和小李在那里轉圈圈的搶著誰上廁所（也叫自旋）也是通過CAS來實現(xiàn)的，自旋的次數是10次以上，或者CPU核數的一半（JDK1.7開始，自旋鎖默認開啟，自旋次數由JVM決定）那如果又失敗了呢! 倆孩子快拉褲兜子了?。。。。?！

這時候就會升級成重量級鎖，重量級這個詞一聽就不一般，JVM說：我頭快禿了，干不了了。所以，我們的重量級鎖是os老大哥管理的

注：

1.CAS中呢，底層是lock cmpxchg（大家不會的話可以自行百度）CAS也有很多問題：就像ABA啥的，這里就不多bb了

2.那么有的小小猿就會問了，啥時候變成匿名對象呢？是4s以后才會加上偏向鎖，變成匿名對象滴，那么咋取消呢，-XX:-UseBiasedLocking 或者去sleep

這就是我對鎖升級的理解，如果有錯誤的話，還望指正