java -- 轻量级锁

在了解轻量级锁之前,首先要知道什么是CAS

CAS--Compare And Swap 比较并交换--通过比较传入的旧值和原内存位置中的值比较,来决定是不是要更新数据。

  CAS的语义是“我认为V的值应该为A,如果是,那么将V的值更新为B,否则不修改并告诉V的值实际为多少”,CAS是项 乐观锁 技术,当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时,只有其中一个线程能更新变量的值,而其它线程都失败,失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败,并可以再次尝试。

  CAS指令需要三个操作数,分别为内存位置(在java中可以理解为变量在内存中的位置,用V标识)、旧的预期值(用A标识)、新值(用B 标识)。当CAS指令执行的时候,当且仅当V符合预期值A,处理器才会使用新值B更新V,否则他就不执行更新,但是是否更新了V,都会返回V的旧值,而且这一系列的操作过程都是原子性的。

1 int compare_and_swap (int* reg, int oldval, int newval)
2 {
3   ATOMIC();
4   int old_reg_val = *reg;
5   if (old_reg_val == oldval)
6      *reg = newval;
7   END_ATOMIC();
8   return old_reg_val;
9 }

具体详细介绍可以参见:http://www.tuicool.com/articles/zuui6z

其中百度百科上面说的也可以理解其原理:

  compare and swap,解决多线程并行情况下使用锁造成性能损耗的一种机制,CAS操作包含三个操作数——内存位置(V)、预期原值(A)和新值(B)。如果内存位置 的值与预期原值相匹配,那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则,处理器不做任何操作。无论哪种情况,它都会在CAS指令之前返回该位置的值。CAS 有效地说明了“我认为位置V应该包含值A;如果包含该值,则将B放到这个位置;否则,不要更改该位置,只告诉我这个位置现在的值即可。

  另外要理解轻量级锁,还需要知道MarkWord ---

这其中lock record 称之为锁记录的空间,如果上面图中ptr to lock record 的标志位为01,表示该对象没有锁定,那么虚拟机首先将在当前线程帧栈中建立一个lock record 的空间,用于存储当前对象的markword 的一份拷贝;然后使用CAS操作尝试将mark-word更新为指向lock record的指针,如果更新成功那么就说明该线程已经拥有了该对象的使用权限,那么就会将上面ptr to  lock record  的标志位设置为00证明该对象正在处于轻量级锁定状态。

  当线程使用该对象的时候,首先要检查该标志位是不是处于轻量级锁定状态,如果是证明有线程正在使用该对象。

  同样在解锁的过程中,使用的正是CAS方式,他会尝试将原来在lock record 的mard word 和 对象 头部的mark word 替换回来。如果替换成功表示,众线程已经完成了同步操作,如果没有的话,表示还有其他线程尝试过获取该锁,那么就要唤醒被挂起的线程。

时间: 2024-10-10 12:20:48

java -- 轻量级锁的相关文章

Java轻量级锁原理详解(Lightweight Locking)

大家知道,Java的多线程安全是基于Lock机制实现的,而Lock的性能往往不如人意. 原因是,monitorenter与monitorexit这两个控制多线程同步的bytecode原语,是JVM依赖操作系统互斥(mutex)来实现的. 互斥是一种会导致线程挂起,并在较短的时间内又需要重新调度回原线程的,较为消耗资源的操作. 为了优化Java的Lock机制,从Java6开始引入了轻量级锁的概念. 轻量级锁(Lightweight Locking)本意是为了减少多线程进入互斥的几率,并不是要替代互

Java偏向锁实现原理(Biased Locking)

阅读本文的读者,需要对Java轻量级锁有一定的了解,知道lock record, mark word之类的名词.可以参考我的一篇博文:Java轻量级锁原理详解(Lightweight Locking) Java偏向锁(Biased Locking)是Java6引入的一项多线程优化.它通过消除资源无竞争情况下的同步原语,进一步提高了程序的运行性能. 轻量级锁也是一种多线程优化,它与偏向锁的区别在于,轻量级锁是通过CAS来避免进入开销较大的互斥操作,而偏向锁是在无竞争场景下完全消除同步,连CAS也不

java 中的锁 -- 偏向锁、轻量级锁、重量级锁

理解锁的基础知识 如果想要透彻的理解java锁的来龙去脉,需要先了解以下基础知识. 基础知识之一:锁的类型 锁从宏观上分类,分为悲观锁与乐观锁. 乐观锁 乐观锁是一种乐观思想,即认为读多写少,遇到并发写的可能性低,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,采取在写时先读出当前版本号,然后加锁操作(比较跟上一次的版本号,如果一样则更新),如果失败则要重复读-比较-写的操作. java中的乐观锁基本都是通过CAS操作实现的,CAS

Java并发编程:Synchronized底层优化(偏向锁、轻量级锁)

Java并发编程系列[未完]: Java 并发编程:核心理论 Java并发编程:Synchronized及其实现原理 Java并发编程:Synchronized底层优化(轻量级锁.偏向锁) 一.重量级锁 上篇文章中向大家介绍了Synchronized的用法及其实现的原理.现在我们应该知道,Synchronized是通过对象内部的一个叫做监视器锁(monitor)来实现的.但是监视器锁本质又是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock来实现的.而操作系统实现线程之间的切换这就需要从用户态转换到核心

Java锁---偏向锁、轻量级锁、自旋锁、重量级锁

之前做过一个测试,反复执行过多次,发现结果是一样的: 1. 单线程下synchronized效率最高(当时感觉它的效率应该是最差才对): 2. AtomicInteger效率最不稳定,不同并发情况下表现不一样:短时间低并发下,效率比synchronized高,有时甚至比LongAdder还高出一点,但是高并发下,性能还不如synchronized,不同情况下性能表现很不稳定: 3. LongAdder性能稳定,在各种并发情况下表现都不错,整体表现最好,短时间的低并发下比AtomicInteger

java 偏向锁、轻量级锁及重量级锁synchronized原理

Java对象头与Monitor java对象头是实现synchronized的锁对象的基础,synchronized使用的锁对象是存储在Java对象头里的. 对象头包含两部分:Mark Word 和 Class Metadata Address 其中Mark Word在默认情况下存储着对象的HashCode.分代年龄.锁标记位等以下是32位JVM的Mark Word默认存储结构 由于对象头的信息是与对象自身定义的数据没有关系的额外存储成本,因此考虑到JVM的空间效率,Mark Word 被设计成

Java并发之彻底搞懂偏向锁升级为轻量级锁

网上有许多讲偏向锁,轻量级锁的文章,但对偏向锁如何升级讲的不够明白,有些文章还相互矛盾,经过对jvm源码(biasedLocking.cpp)的仔细分析和追踪,基本升级过程有了一个清晰的过程,现将升级流程阐述如下: 因为偏向锁,锁住对象时,会写入对象头相应的标识,我们先把对象头(官方叫法为:Mark Word)的图示如下(借用了网友的图片): 通过上面的图片,我们可以知道,对象处于偏向锁时,mark word中的偏向锁标记为1,锁标志位为01;下面是分析过jvm源码(biasedLocking.

虚拟机中的锁优化简介(适应性自旋/锁粗化/锁削除/轻量级锁/偏向锁)

高效并发是JDK 1.6的一个重要主题,HotSpot虚拟机开发团队在这个版本上花费了大量的精力去实现各种锁优化技术,如适应性自旋(Adaptive Spinning).锁削除(Lock Elimination).锁膨胀(Lock Coarsening).轻量级锁(Lightweight Locking).偏向锁(Biased Locking)等,这些技术都是为了在线程之间更高效地共享数据,以及解决竞争问题,从而提高程序的执行效率. 13.3.1 自旋锁与自适应自旋 前面我们讨论互斥同步的时候,

偏向锁,轻量级锁,重量级锁

很难懂的概念,我看了两天才明白个大概,先记录一下参考资料,晚一点再写自己的总结 参考资料 java锁优化 JVM内部细节之一:synchronized关键字及实现细节(轻量级锁Lightweight Locking) 聊聊并发(二)Java SE1.6中的Synchronized 虚拟机中的锁优化简介(适应性自旋/锁粗化/锁削除/轻量级锁/偏向锁)