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Java多线程锁机制相关原理实例解析

作者：七月在野，八月在宇　　发布时间：2023-05-25 12:33:37　

标签：Java,多,线程,锁

上下文：程序运行需要的环境（外部变量）

上下文切换：将之前的程序需要的外部变量复制保存，然后切换到新的程序运行环境

系统调用：（用户态陷入操作系统，通过操作系统执行内核态指令，执行完回到用户态）用户态——内核态——用户态：两次上下文切换

线程wait()方法：将自身加入等待队列，发生了一次上下文切换

notify()方法：将线程唤醒，也发生了上下文切换

Java线程中的锁：偏向锁、轻量级锁、重量级锁。

注意：偏向锁和轻量级锁都没有发生竞争，重量级锁发生了竞争。

偏向锁：可重入和经常使用某一个线程。

轻量级锁：线程之间的切换，但是未发生竞争（在一个时间段只有一个线程使用）

重量级锁：线程时间的竞争。

临界区：多个线程共享临界区，而且存在对临界区的读写。

无所状态：hashcode 31位年龄age：4位是否是偏向锁：block_lock：一位：0表示不是偏向锁

偏向锁：thread：54位线程idepoch 2位，作为批量重偏向的记录biased_lock：1 表示为偏向锁

轻量级锁：ptr_to_lock_record:62位表示，锁记录的指针

重量级锁：ptr_to_heavyweight_monitor :62位表示monitor指针

轻量级锁的流程：

锁记录有两个指针：一个指向自身，一个指向lock对象，当lock对象位state位01时，表示位轻量级锁，此时执行轻量级锁的加锁：交换lock record和markword

锁重入：

同样创建一个LockRecord但此时cas失败，因为此时lock对象的markword为当前锁记录的指针，置lockrecord指针为null，表示锁重入，并且添加一个锁重入计数器，记录锁重入的次数

解锁：将LockRecord中的lockrecord(此时是markword)和lock对象（Object）中的markword(lockrecord指针)。如果解锁失败，那么轻量级锁就会膨胀为重量级锁。

重量级锁的加锁、解锁、阻塞、唤醒：只有重量级锁有阻塞

如上图：当发生竞争时，新的线程会将object修改为monitor指针，指向重量级锁的monitor（管程），然后进入等待队列，当当前线程结束同步代码块，就会将owner置为0，此时表示没有线程拥有此锁，然后唤醒其他线程，其他线程就会竞争这个锁。

偏向锁的加锁和解锁：新的线程只需要判断lock对象的markword对象中的线程id是否是自己的id，如果是，那么就直接使用这个锁。不用作cas交换，只有第一次获得此锁时需要用cas交换

调用hashcode可以撤销偏向锁，或者对同一个对象发生锁同步时也会撤销偏向锁

偏向锁重定向：对于一个类的多个实现类锁对象，当超过20次重定向时，后面该锁的实例对象就变成了另外一个线程的偏向锁

当发生40次重定向时，该类的所有lock对象就变成了轻量级锁。

来源：https://www.cnblogs.com/guosai1500581464/p/13413190.html

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