Java synchronized重量级锁实现过程浅析
作者:每天都要进步一点点 发布时间:2023-10-25 14:10:17
一、什么是重量级锁
当有大量的线程都在竞争同一把锁的时候,这个时候加的锁,就是重量级锁。
这个重量级锁其实指的就是JVM内部的ObjectMonitor监视器对象:
ObjectMonitor() {
_header = NULL;//锁对象的原始对象头
_count = 0;//抢占当前锁的线程数量
_waiters = 0,//调用wait方法后等待的线程数量
_recursions = 0;//记录锁重入次数
_object = NULL;
_owner = NULL;//指向持有ObjectMonitor的线程
_WaitSet = NULL;//处于wait状态的线程队列,等待被唤醒
_WaitSetLock = 0 ;
_Responsible = NULL ;
_succ = NULL ;
_cxq = NULL ;
FreeNext = NULL ;
_EntryList = NULL ;//等待锁的线程队列
_SpinFreq = 0 ;
_SpinClock = 0 ;
OwnerIsThread = 0 ;
_previous_owner_tid = 0;
}
二、重量级锁的演示
public class HightweightLockDemo02 {
public static void main(String[] args) {
Object objLock = new Object();
new Thread(() -> {
synchronized (objLock) {
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objLock).toPrintable());
}
}, "t1").start();
new Thread(() -> {
synchronized (objLock) {
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objLock).toPrintable());
}
}, "t2").start();
}
}
运行程序:
java.lang.Object object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 1a 33 c9 e1 (00011010 00110011 11001001 11100001) (-506907878)
4 4 (object header) 43 01 00 00 (01000011 00000001 00000000 00000000) (323)
8 4 (object header) e5 01 00 f8 (11100101 00000001 00000000 11111000) (-134217243)
12 4 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total
java.lang.Object object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 1a 33 c9 e1 (00011010 00110011 11001001 11100001) (-506907878)
4 4 (object header) 43 01 00 00 (01000011 00000001 00000000 00000000) (323)
8 4 (object header) e5 01 00 f8 (11100101 00000001 00000000 11111000) (-134217243)
12 4 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total
可见,当多个线程共同抢占同一把锁的时候,锁对象MarkWord的最后三位是“010”,代表的就是一个重量级锁。
三、重量级锁的原理
以上述代码为例,synchronized获取的锁是重量级锁,synchronized修饰代码块,使用javap -p -v .\HightweightLockDemo02.class指令查看其字节码:
在编译的时候,JVM会在同步块开始位置插入monitorenter指令,在同步块结束位置插入monitorexit指令。当线程执行到monitorenter指令时,会尝试获取对象所对应的Monitor所有权,如果获取成功,则表示获取到了锁,会在Monitor的_owner中存在当前线程的ID,这样它将处于锁定状态,除非退出同步块,否则其他线程无法获取得到这个Monitor。
四、锁的优缺点对比
下表是对各种状态的锁的对比:
锁的类型 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
偏向锁 | 加锁和解锁不需要额外的消耗,和执行非同步方法相比仅存在纳秒级的差距 | 如果线程间存在锁竞争,会带来额外的锁撤销的消耗 | 适用于只有一个线程访问同步块场景 |
轻量级锁 | 竞争的线程不会阻塞,提高了程序的响应速度 | 如果始终得不到锁竞争的线程,使用自旋会消耗CPU,导致CPU空转 | 追求响应时间 同步块执行速度非常快 |
重量级锁 | 线程竞争不使用自旋,不会消耗CPU | 线程阻塞,响应时间缓慢 | 追求吞吐量 同步块执行时间较长 |
来源:https://weishihuai.blog.csdn.net/article/details/126536742
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