Java锁升级过程过程详解

   1.说到锁升级的过程,我们就得说一下对象头
        对象头

java对象保存在内存中,由3个部分组成:

1. 对象头

2. 实例数据

3. 对齐填充字节

4. 如果是数组还包含数组长度

        对象头的存在形式

让我们先看看图,主要来说一下 Mark Word

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  • markword 8bytes
  • class pointer - 指向对象所属的class (一般是4bytes)
  • instance data - 成员变量
  • padding - 8字节对齐
 Mark Word里都有啥

hashcode

GC

为了让你们更好理解我先放一张图

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此处,有几点要注意:

  • 如果对象没有重写hashcode方法,那么默认是调用os::random产生hashcode,可以通过System.identityHashCode获取;os::random产生hashcode的规则为:next_rand = (16807seed) mod (2*31-1),因此可以使用31位存储;另外一旦生成了hashcode,JVM会将其记录在markword中;
  • GC年龄采用4位bit存储,最大为15,例如MaxTenuringThreshold参数默认值就是15;
  • 当处于轻量级锁、重量级锁时,记录的对象指针,根据JVM的说明,此时认为指针仍然是64位,最低两位假定为0;当处于偏向锁时,记录的为获得偏向锁的线程指针,该指针也是64位;

这里呢,是讲解的锁升级所以就重点看一下后两位,锁状态的判断就是看后两位的状态,无锁和偏向锁是看倒数第三位的状态

接下来让我们看看锁升级的过程

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专业版解释 

1、当没有被当做锁的时候,这就是个普通对象,锁标志位为01,是否偏向锁为0

2、当对象被当做同步锁时,一个线程A抢到锁时,锁标志位依然是01,是否偏向锁为1,前23位记录A线程的线程ID,此时锁升级为偏向锁

3、当线程A再次试图来获得锁时,JVM发现同步锁对象的标志位是01,是否偏向锁是1,也就是偏向状态,Mark Word中记录的线程id就是线程A自己的id,表示线程A已经获得了这个偏向锁,可以执行同步锁的代码,这也是偏向锁的意义

4、当一个线程B尝试获取锁,JVM发现当前的锁处于偏向状态,并且现场ID不是B线程的ID,那么线程B会先用CAS将线程id改为自己的,这里是有可能成功的,因为A线程一般不会释放偏向锁。如果失败,则执行5

5、偏向锁抢锁失败,则说明当前锁存在一定的竞争,偏向锁就升级为轻量级锁。JVM会在当前线程的现场栈中开辟一块单独的空间,里面保存指向对象锁Mark Word的指针,同时在对象锁MarkWord中保存指向这片空间的指针。上面的保存都是CAS操作,如果竞争成功,代表线程B抢到了锁,可以执行同步代码。如果抢锁失败,则继续执行6

6、轻量级锁抢锁失败,则JVM会使用自旋锁,自旋锁并非是一个锁,则是一个循环操作,不断的尝试获取锁。从JDK1.7开始,自旋锁默认开启,自旋次数由JVM决定。如果抢锁成功,则执行同步代码;如果抢锁失败,则执行7

7、自旋锁重试之后仍然未抢到锁,同步锁会升级至重量级锁,锁标志位改为10,在这个状态下,未抢到锁的线程都会被阻塞,由Monitor来管理,并会有线程的park与unpark,因为这个存在用户态和内核态的转换,比较消耗资源,故名重量级锁

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