15.synchronized锁升级
时间: 2023-09-13 14:08:54 浏览: 57
synchronized 锁升级是指在 Java 中使用 synchronized 关键字进行同步操作时,锁的状态从无锁、偏向锁、轻量级锁逐渐升级为重量级锁的过程。这个过程称为锁的升级。
在 Java 6 及之前的版本中,synchronized 锁只有两种状态:无锁和重量级锁。当多个线程竞争同一个锁时,会通过互斥的方式保证只有一个线程可以获得锁。这种方式在多线程竞争激烈的情况下性能较差。
为了提高竞争激烈场景下的性能,Java 6 引入了偏向锁和轻量级锁的概念。
偏向锁是指当只有一个线程访问同步块时,该线程会通过CAS操作把对象头中的标记位设置为偏向锁,并将线程ID记录在对象头中。这样,在后续的访问中,该线程可以直接获取锁,不需要再进行同步操作。这种方式减少了大部分同步操作的开销,提高了单线程访问同步块的性能。
轻量级锁是指当多个线程竞争同步块时,会使用CAS操作尝试把对象头中的标记位设置为轻量级锁,并将当前线程的锁记录在锁记录区域。如果CAS操作成功,则表示当前线程获取到了轻量级锁,可以直接执行同步操作。如果CAS操作失败,表示有多个线程竞争锁,会升级为重量级锁。
重量级锁是指当多个线程竞争同步块时,对象会被标记为重量级锁,并且竞争锁的线程会进入阻塞状态,降低了CPU的利用率。
通过引入偏向锁和轻量级锁,可以在竞争不激烈的情况下减少同步操作的开销,提高程序性能。只有在真正出现多线程竞争的情况下才会升级为重量级锁,保证了程序的正确性。
需要注意的是,锁升级过程需要消耗一定的系统资源,因此在设计多线程代码时要避免不必要的同步操作,尽量减少锁升级的频率。
相关问题
synchronized 锁升级
对于Java中的synchronized锁升级,有两个重要的概念:偏向锁和轻量级锁。
1. 偏向锁(Biased Locking):当一个线程访问同步块时,会尝试获取锁。如果锁是无争用的(没有其他线程竞争),那么当前线程会将锁的标记设置为偏向锁,并且记录下线程ID。在此后的同步操作中,该线程可以直接获取锁,无需再进行同步操作。这种情况下,锁的开销非常低,并且可以提高程序的性能。
2. 轻量级锁(Lightweight Locking):当多个线程争用同一个锁时,偏向锁会升级为轻量级锁。轻量级锁使用CAS(Compare and Swap)操作来实现锁的获取和释放。当线程获取轻量级锁失败时,会自旋一段时间,等待锁的释放。如果自旋等待失败,则升级为重量级锁。
需要注意的是,轻量级锁和重量级锁都是使用互斥量(Mutex)来实现的,会涉及到操作系统内核态和用户态之间的切换,开销相对较大。
锁升级的过程是根据锁的竞争情况动态进行的。当同步块的竞争激烈时,锁会逐渐升级为重量级锁,以保证多个线程之间的互斥性。锁升级的过程是由JVM自动完成的,开发者无需显式干预。
总的来说,synchronized锁升级的目标是在保证多线程同步的同时,尽量减少锁带来的性能开销。
Java synchronized锁升级
Java中的synchronized锁升级是为了提高多线程并发执行的性能和效率。它通过在锁的使用过程中进行优化和升级来实现。
在Java中,synchronized锁的升级主要涉及三个层面:Java层面、字节码层面和JVM层面(对象头)。
在Java层面上,synchronized锁的升级包括以下几种状态:
1. 无锁状态:多个线程可以同时进入临界区,没有互斥的限制;
2. 偏向锁状态:当只有一个线程访问临界区时,偏向锁可以减少锁的竞争;
3. 轻量级锁状态:多个线程竞争同一个锁时,锁会升级为轻量级锁,通过CAS操作来实现快速的加锁和解锁;
4. 重量级锁状态:多个线程竞争同一个锁时,锁会升级为重量级锁,使用操作系统的互斥量来实现线程的阻塞和唤醒[1]。
在字节码层面上,synchronized同步代码块的锁升级实际上是通过字节码指令来实现的。当进入同步代码块时,会通过monitorenter指令获取锁,在退出同步代码块时,会通过monitorexit指令释放锁。这些指令可以保证临界区的原子性和互斥性,从而实现线程的同步。
在JVM层面上,synchronized锁的升级是通过对象头中的标记位来实现的。对象头中的标记位包括了锁标志位、线程ID和指向锁记录的指针。通过这些标记位,JVM可以判断锁的状态和竞争情况,从而进行锁的升级和降级。
总结来说,Java中的synchronized锁升级是为了提高多线程并发执行的性能和效率。它通过在不同层面上对锁进行优化和升级来实现线程的同步和互斥,从而保证临界区的原子性和正确性。这些优化和升级包括了无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态。
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