目录

• 同步方法与一般方法字节码对比

• 对象头中的锁信息

• 锁升级中涉及的四种锁

• 锁升级的过程

锁升级过程和原理

同步方法与一般方法字节码对比

public class SynchronizedTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        synchronized (SynchronizedTest1.class){
            int a = 1;
        }
    }
}

0 ldc #2 <SynchronizedTest/SynchronizedTest1>
 2 dup
 3 astore_1
 4 monitorenter//监视器的进入（获取监视器）
 5 iconst_1
 6 istore_2
 7 aload_1
 8 monitorexit
 9 goto 17 (+8)
12 astore_3
13 aload_1
14 monitorexit//监视器的退出（释放监视器）
15 aload_3
16 athrow
17 return

public class SynchronizedTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //synchronized (SynchronizedTest1.class){
            int a = 1;
        //}
    }
}

0 iconst_1
1 istore_1
2 return

线程再获取锁时 实际上就是获取一个监视器对象（monitor）

monitor可以认为是一个同步对象 所有的java对象天生携带monitor

获取monitor的过程即排他的过程

任意时刻只有一个线程能获取到由synchronized保护的对象的监视器

对象头中的锁信息

对象头包括两部分数据
MarkWord 标记字段
klassPointer 类型指针
数组类型还有一个int类型的数组长度

其中MarkWorld记录了对象和锁有关的信息

当这个对象被synchronized关键字当成同步锁使用时
围绕这个锁的一系列操作都于markWorld有关

MarkWorld在32位的JVM中的长度是32位
在64位的JVM中长度是64位

markworld在不同锁的状态下存储的内容不同
示意图如下

锁升级即jvm随着某对象被线程争抢的剧烈程度增加
对该对象锁的处理从偏向锁→轻量级锁→重量级锁的升级过程

锁升级中涉及的四种锁

• 无锁 不加锁

• 偏向锁 只有一个线程争夺时 偏向于某个线程 这个线程访问不加锁

• 轻量级锁 少量线程争夺时 先尝试自选 不挂起线程

  挂起线程和恢复线程会导致线程内核态到用户态之间的切换 带来额外的性能开销
  让现场执行一个盲循环而不放弃处理器的执行时间
  等待现持有锁的线程释放锁
  即自旋锁

• 重量级锁 排队挂起线程

锁升级的过程

1. 当此对象没有被当成锁 markWord记录对象的HashCode
   此时对象为无锁状态
   锁标志位位01 是否偏向锁位为0

2. 当对象被作为同步锁使用且有一个线程A获得了锁时
   锁标志位还是01是否偏向锁位设为1
   前32位记录获取锁的线程的id

   1. 当线程A再次试图获取锁时 JVM发现同步锁标志位位01偏向锁位为1
      即此对象处于偏向锁状态
      同时检查markword中记录的线程id是否为自己的id
      如果是 可以执行同步锁的代码

3. 当线程B试图获得锁时 此对象依然为偏向锁状态但其记录的线程id不是B线程的id
   那么B会用CAS操作试图获得锁

   1. 如果获得成功
      线程b将markword中的线程id改为自己的id并执行代码

   2. 如果抢锁失败
      执行下一步骤

4. 抢锁失败说明此锁有一定竞争
   JVM将此锁升级为轻量锁

   1. 在前线程的线程栈中开辟单独空间 保存指向对象锁的MarkWord
      称为锁记录LockRecord

   2. 同时在对象锁markWord中保存指向这篇空间的指针

   3. 上面两个cas操作都为cas操作 如果保存成功说明抢到了锁
      将markWord中的标志位改为00
      可以执行同步锁代码

   4. 如果保存失败 代表抢锁失败 执行下一步骤

5. 轻量级锁抢锁失败 JVM会使用自旋锁 即不断重试抢锁
   默认自旋次数为10次
   如果10次后依然失败 进行下一步骤

6. 升级为重量锁
   锁的标志位改为10
   此状态下 未抢到锁的线程会被阻塞排队
   当后续线程尝试获取锁时
   如果锁已被占用 且发现其为重量级锁
   则直接将自己阻塞挂起
   等待将来被唤醒