轻量级锁cas如何实现
时间: 2023-06-15 16:03:02 浏览: 52
轻量级锁(Lightweight Lock)是一种针对多线程并发访问同一内存地址的情况下,保证数据一致性的机制。它的实现基于 CAS (Compare and Swap) 操作。
轻量级锁的实现过程如下:
1. 初始状态下,Java 对象的对象头标记为 “无锁” 状态。
2. 当有线程请求锁时,JVM 会首先在当前线程的栈帧中创建一个锁记录(Lock Record),用于存储锁对象标识符、对象的 hashCode 和指向持有锁的线程的指针。然后,JVM 将对象头中的标记改为 “轻量级锁” 状态,并将锁记录中的标识符写入对象头中。
3. 接下来,JVM 使用 CAS 操作将对象头中的锁记录指针与当前线程的线程 ID 进行比较并交换,如果成功,说明当前线程获取了锁;否则,说明有其他线程已经持有了锁,则当前线程需要膨胀为重量级锁。
4. 当线程释放锁时,JVM 会使用 CAS 操作将对象头中的锁记录指针与 null 进行比较并交换,如果成功,说明当前线程已经释放了锁;否则,说明有其他线程正在持有锁,当前线程需要等待。
轻量级锁的优点是减少了线程上下文切换和系统调用的开销,适用于锁竞争不激烈的情况下。但是,如果锁竞争激烈,轻量级锁的性能会变得很差,此时需要使用重量级锁。
相关问题
轻量级锁怎么通过CAS获取
轻量级锁是一种优化的锁实现,它使用了CAS(Compare and Swap)指令来避免多线程竞争锁时的性能瓶颈。
当一个线程需要获取轻量级锁时,它首先会将对象头中的Mark Word 复制到线程栈的锁记录中,并且将对象头中的Mark Word 替换为指向锁记录的指针。如果这个操作成功了,那么这个线程就获得了这个对象的轻量级锁。如果这个操作失败了,说明有其他线程已经获取了这个对象的锁,那么当前线程就需要转为使用重量级锁来进行同步。
在CAS操作中,要更新的值是锁对象的Mark Word,而期望的值是指向当前线程的锁记录的指针。如果当前锁对象的Mark Word等于期望的值,就用新的Mark Word替换旧的Mark Word。
具体步骤如下:
1. 使用CAS指令将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针,同时将锁记录中的owner指针指向当前线程。
2. 如果CAS操作成功,那么当前线程获得了锁,可以继续执行临界区代码。
3. 如果CAS操作失败,说明有其他线程竞争了锁,当前线程需要放弃尝试获取锁,并转为使用重量级锁进行同步。
需要注意的是,轻量级锁只适用于线程之间的竞争不激烈的情况。如果线程之间的竞争非常激烈,那么使用轻量级锁可能会降低性能。在这种情况下,最好使用重量级锁来进行同步。
轻量级锁_Java中的轻量级锁
在 Java 中,轻量级锁是一种优化机制,它是在对象头上使用 CAS 操作实现的。在多线程环境下,多个线程同时访问同一个对象时,会发生竞争,如果一个线程已经持有了该对象的锁,其他线程就必须等待,直到锁被释放。
为了减少锁竞争的开销,Java 引入了轻量级锁机制,当一个线程获取锁时,它会将对象头中的锁记录下来,然后使用 CAS 操作将对象头中的 Mark Word 修改为指向锁记录的指针。如果 CAS 操作成功,该线程就获得了该对象的轻量级锁,可以直接访问对象,而不必进入重量级锁状态。如果 CAS 操作失败,说明有其他线程竞争锁,当前线程就需要膨胀为重量级锁,进入阻塞状态,等待其他线程释放锁。
轻量级锁的优点在于,它避免了多个线程同时争夺同一把锁时的竞争和切换的开销。因为轻量级锁不需要阻塞线程,所以在锁竞争不激烈的情况下,它的性能比重量级锁要好很多。但是,当锁竞争激烈时,轻量级锁的性能就会下降,因为它需要不断尝试 CAS 操作,而这个过程会消耗 CPU 时间。