jvm：CAS和锁

CAS与原子类

• CAS：Compare and Swap，它体现的是一种乐观锁的思想；

  • 没有使用synchronized，不会陷入线程阻塞；
  • 但是如果竞争激烈，会频繁尝试，影响效率；
  • 必须配合volatile使用，拿到最新的值；

  //不断的利用CPU尝试，避免了阻塞等待；
  while (true) {
      int 旧值 = 共享变量; //必须配合volatile使用，拿到最新的值；
      int 结果 = 旧值;
      if (comareAndSwap(旧值, 结果)) {
          //旧值相同，返回true;
          //旧值不同，返回false，其他线程已修改；
      }
  }
  

• 乐观锁：CAS，基于最乐观的估计，当别的线程修改，那就重新尝试【多核cpu】；

• 悲观锁：synchronized，基于最悲观的估计，防止其他线程来修改共享变量，给它加上把锁，我用完了再开锁；

synchronized优化：

• 每个对象投【class指针核Mark ward】，
  • Mark Word平时存储这个对象的：哈希码，分代年龄；
  • 当加锁的时候，就会替换为：标记位，线程锁记录指针，重量级锁指针，线程ID等；
  • 每一个线程的栈帧，都会包含一个锁记录的结构，当对象加锁的时候，可以替换对象的Mark Word；
• 轻量级锁：多个线程访问的时间是错开的，当遇到线程同时访问的时候，会升级为重量级锁【无竞争】；
  1. 当无锁的时候，将mark word 复制给线程的锁记录，
  2. 使用CAS修改mark word 为锁记录地址；
  3. 修改锁状态；
• 锁膨胀【存在竞争】：
  • 如果再尝试加轻量级锁的过程中，CAS操作无法成功【其他线程已经占用】，此时为就会将拥有锁的进行锁膨胀，升级为重量级锁；
  • 同时，尝试加锁的线程会阻塞；
  • 当拥有锁的，用轻量级解锁，失败，就释放重量级锁【唤醒阻塞线程】，开始竞争重量级锁；
• 重量级锁：
  • 当线程陷入阻塞和唤醒时候，会降低效率；
  • 所以当重量级锁被占用时，会尝试自旋，在短时间内，再度查看锁状态，多次所还是没有释放，还是会陷入阻塞；
• 偏向锁：
  • 对于锁重注，相同的锁，不同的们，都需要进行锁记录地址核mark word的交换的优化；
  • 优化：只有第一次使用的CAS将线程的ID设置到对象的markword头，之后发现这个线程id是自己就表示没有竞争，不需要重新CAS；
  • 缺点多；
• 其他优化：
  • 减少上锁时间，防止升级锁；
  • 将一个锁，拆分为多个锁，并发度更高【减少锁的粒度】；
  • 锁粗化，；
  • 锁消除；
  • 读写分离；