java锁升级
锁升级：
在java当中，因为并发的情况，同一段代码会被多个线程同时执行，造成其中的变量没有达到想要的效果，即非原子性。
为了解决这一个问题，java中提供了有synchronized关键字。
synchronized是依赖jvm内部对象Monitor实现的，通过进入与退出Monitor对象实现方法与代码块同步。监视器锁的实现依赖底层操作系统的Mutex lock（互斥锁）实现的，它的性能较低。同步代码块的synchronized关键字在字节码文件中会被翻译成 monitorenter和monitorexit两条指令来标志同步代码块的开始位置和结束为止。
每个对象有一个监视器锁（monitor）。当monitor被占用时就会处于锁定状态，线程执行monitorenter指令时尝试获取monitor的所有权，过程如下：
1.monitorenter：
1.如果monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后将进入数设置为1，该线程即为monitor的所有者；
2.如果线程已经占有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数加1；
3.如果其他线程已经占用了monitor，则该线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0，再重新尝试获取monitor的所有权；
2.monitorexit：
1.执行monitorexit的线程必须是objectref所对应的monitor的所有者。
2.指令执行时，monitor的进入数减1，如果减1后进入数为0，那线程退出monitor，不再是这个monitor的所有者。其他被这个monitor阻塞的线程可以尝试去获取这个 monitor 的所有权。
monitorexit，指令出现了两次，第1次为同步正常退出释放锁；第2次为发生异步退出释放锁；
通过上面两段描述，我们应该能很清楚的看出Synchronized的实现原理，Synchronized的语义底层是通过一个monitor的对象来完成，其实wait/notify等方法也依赖于monitor对象，这就是为什么只有在同步的块或者方法中才能调用wait/notify等方法，否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException的异常的原因。
在同步代码块和同步方法中：
public class SimpleTest {
public void test01(){
synchronized (this){
String s = new String("");
System.out.println("3333");
}
}
public synchronized void test02(){
System.out.println("e333");
}
}
javap -v 获得字节码
同步代码块：monitorenter 和monitorexit
同步方法
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED
有标志：ACC_SYNCHRONIZED
当方法调用时，调用指令将会检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志是否被设置，如果设置了，执行线程将先获取monitor，获取成功之后才能执行方法体，方法执行完后再释放monitor。在方法执行期间，其他任何线程都无法再获得同一个monitor对象。
两种同步方式本质上没有区别，只是方法的同步是一种隐式的方式来实现，无需通过字节码来完成。两个指令的执行是JVM通过调用操作系统的互斥原语mutex来实现，被阻塞的线程会被挂起、等待重新调度，会导致“用户态和内核态”两个态之间来回切换，对性能有较大影响。
@Test
public void testFullLockUpgrade() throws InterruptedException {
//打印当前线程id
System.out.println("当前线程id："+Thread.currentThread().getId());
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);//jvm 对偏向锁的延迟开启
A a = new A();
System.out.println("----------匿名偏向start-------");
printHead(a);//匿名偏向状态 00000101 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
// 倒序后 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000101 没有线程id 所以是匿名偏向
System.out.println("----------匿名偏向end-------");
//在匿名偏向状态下调用hashcode会变成无锁不可偏向状态
System.out.println("a的hashcode："+a.hashCode());
System.out.println("----------无锁不偏向start-------");
printHead(a); //00000001 : unused25 + hashcode31+ unused1 + age4 + biased 1 + lock 2
System.out.println("----------无锁不偏向end-------");
synchronized (a){
System.out.println("--------轻量级start-------");
printHead(a); //11000000 00000111 11100110 00001001 轻量级锁
System.out.println("--------轻量级end-------");
}
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);//模拟并发
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);//等待结束
new Thread(()->{
try {
cyclicBarrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (a){
System.out.println("----------重量级1-start---------");
printHead(a); //11000000 00000111 11100110 00001001 轻量级锁
System.out.println("----------重量级1-end---------");
}
countDownLatch.countDown();
}).start();
new Thread(()->{
try {
cyclicBarrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (a){
System.out.println("----------重量级2-start---------");
printHead(a); //11000000 00000111 11100110 00001001 轻量级锁
System.out.println("----------重量级2-end---------");
}
countDownLatch.countDown();
}).start();
countDownLatch.await();
System.out.println("----------全部运行完成-start---------");
printHead(a); //00000001 无锁不偏向
System.out.println("----------全部运行完成-end---------");
}
private void printHead(Object obj){
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
}
运行结果：
当前线程id：1
----------匿名偏向start-------
# WARNING: Unable to attach Serviceability Agent. You can try again with escalated privileges. Two options: a) use -Djol.tryWithSudo=true to try with sudo; b) echo 0 | sudo tee /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope
com.sewell.sync.A object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
4 4 (object header) 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
8 4 (object header) aa 04 01 f8 (10101010 00000100 00000001 11111000) (-134150998)
12 1 boolean A.myBoolean true
13 3 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 3 bytes external = 3 bytes total
----------匿名偏向end-------
a的hashcode：1935637221
----------无锁不偏向start-------
com.sewell.sync.A object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 01 e5 7a 5f (00000001 11100101 01111010 01011111) (1601889537)
4 4 (object header) 73 00 00 00 (01110011 00000000 00000000 00000000) (115)
8 4 (object header) aa 04 01 f8 (10101010 00000100 00000001 11111000) (-134150998)
12 1 boolean A.myBoolean true
13 3 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 3 bytes external = 3 bytes total
----------无锁不偏向end-------
--------轻量级start-------
com.sewell.sync.A object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) c0 17 d4 02 (11000000 00010111 11010100 00000010) (47454144)
4 4 (object header) 00 70 00 00 (00000000 01110000 00000000 00000000) (28672)
8 4 (object header) aa 04 01 f8 (10101010 00000100 00000001 11111000) (-134150998)
12 1 boolean A.myBoolean true
13 3 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 3 bytes external = 3 bytes total
--------轻量级end-------
----------重量级2-start---------
com.sewell.sync.A object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 3a d5 80 67 (00111010 11010101 10000000 01100111) (1736496442)
4 4 (object header) b4 7f 00 00 (10110100 01111111 00000000 00000000) (32692)
8 4 (object header) aa 04 01 f8 (10101010 00000100 00000001 11111000) (-134150998)
12 1 boolean A.myBoolean true
13 3 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 3 bytes external = 3 bytes total
----------重量级2-end---------
----------重量级1-start---------
com.sewell.sync.A object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 3a d5 80 67 (00111010 11010101 10000000 01100111) (1736496442)
4 4 (object header) b4 7f 00 00 (10110100 01111111 00000000 00000000) (32692)
8 4 (object header) aa 04 01 f8 (10101010 00000100 00000001 11111000) (-134150998)
12 1 boolean A.myBoolean true
13 3 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 3 bytes external = 3 bytes total
----------重量级1-end---------
----------全部运行完成-start---------
com.sewell.sync.A object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 01 e5 7a 5f (00000001 11100101 01111010 01011111) (1601889537)
4 4 (object header) 73 00 00 00 (01110011 00000000 00000000 00000000) (115)
8 4 (object header) aa 04 01 f8 (10101010 00000100 00000001 11111000) (-134150998)
12 1 boolean A.myBoolean true
13 3 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 3 bytes external = 3 bytes total
----------全部运行完成-end---------
Process finished with exit code 0
浙公网安备 33010602011771号