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JVM對Java的原生鎖做了哪些優(yōu)化?

更新時間:2023年04月11日10時13分 來源:傳智教育 瀏覽次數(shù):

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  JVM對Java的原生鎖(即synchronized關(guān)鍵字)做了許多優(yōu)化,其中包括:

  1.偏向鎖(Biased Locking)

  當(dāng)一個線程獲取鎖后,JVM會將鎖的對象頭標(biāo)記為偏向鎖。此時,該線程可以無需競爭地獲取該鎖。這種情況下,鎖的獲取和釋放不需要額外的開銷,因為偏向鎖會記錄線程ID,使得在該線程持有鎖期間,其他線程無法獲取該鎖。只有在其他線程嘗試獲取鎖時,才會升級為輕量級鎖。

  2.輕量級鎖(Lightweight Locking)

  當(dāng)多個線程爭奪鎖時,JVM會將鎖標(biāo)記為輕量級鎖。此時,JVM會在鎖對象的對象頭中記錄指向線程棧中鎖記錄的指針,以及用于保存原始對象的指針。這樣,當(dāng)一個線程嘗試獲取該鎖時,JVM會將該線程的棧幀中的鎖記錄與鎖對象頭中的指針進(jìn)行比較。如果相同,則表示該線程已經(jīng)獲得了該鎖;否則,JVM會使用CAS操作嘗試將鎖對象頭中的指針指向當(dāng)前線程的鎖記錄。如果CAS操作成功,表示當(dāng)前線程成功獲得了鎖。否則,表示有其他線程爭奪該鎖,此時JVM會將鎖升級為重量級鎖。

  3.重量級鎖(Heavyweight Locking)

  當(dāng)多個線程爭奪鎖時,如果無法獲得鎖,則會升級為重量級鎖。此時,JVM會使用操作系統(tǒng)的互斥量實(shí)現(xiàn)鎖。重量級鎖的開銷非常大,因為需要進(jìn)行用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)之間的上下文切換。

  下面是一個簡單的代碼演示,展示了偏向鎖、輕量級鎖和重量級鎖的使用情況。

public class SynchronizedDemo {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedDemo demo = new SynchronizedDemo();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            demo.increment();
        }
        System.out.println(demo.count);
    }
}

  在這個示例中,我們使用synchronized關(guān)鍵字來對increment()方法進(jìn)行同步。由于該方法是實(shí)例方法,因此鎖對象是該實(shí)例對象。當(dāng)多個線程同時訪問該方法時,JVM會根據(jù)鎖的狀態(tài)來選擇使用偏向鎖、輕量級鎖或重量級鎖。具體的選擇過程是由JVM內(nèi)部的鎖升級算法來決定的,這里不再詳細(xì)展開。

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