5 JVM面试题3问

六星官方社区工作人员 发布于 2020-01-04 15:54
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分类:面试与就业

JVM 对 Java 的原生锁做了哪些优化?

为什么说 Synchronized 是非公平锁?

什么是锁消除和锁粗化?

有大佬能解释一下吗?

最佳答案 2020-03-24 17:12

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六星官方社区工作人员
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锁的本质其实是 monitorenter 和 monitorexit 字节码指令的一个 Reference 类型的参数,即要锁定和解锁的对象

在 Java 6 之前,Monitor 的实现完全依赖底层操作系统的互斥锁来实现。由于 Java 层面的线程与操作系统的原生线程有映射关系,如果要将一个线程进行阻塞或唤起都需要操作系统的协助,这就需要从用户态切换到内核态来执行,这种切换代价十分昂贵,很耗处理器时间,现代 JDK 中做了大量的优化。


一种优化是使用自旋锁,即在把线程进行阻塞操作之前先让线程自旋等待一段时间,可能在等待期间其他线程已经解锁,这时就无需再让线程执行阻塞操作,避免了用户态到内核态的切换。


现代 JDK 中还提供了三种不同的 Monitor 实现,也就是三种不同的锁:


偏向锁(Biased Locking)

轻量级锁

重量级锁

这三种锁使得 JDK 得以优化 Synchronized 的运行,当 JVM 检测到不同的竞争状况时,会自动切换到适合的锁实现,这就是锁的升级、降级。


当没有竞争出现时,默认会使用偏向锁。

JVM 会利用 CAS 操作,在对象头上的 Mark Word 部分设置线程 ID,以表示这个对象偏向于当前线程,所以并不涉及真正的互斥锁,因为在很多应用场景中,大部分对象生命周期中最多会被一个线程锁定,使用偏斜锁可以降低无竞争开销。

如果有另一线程试图锁定某个被偏斜过的对象,JVM 就撤销偏斜锁,切换到轻量级锁实现。

轻量级锁依赖 CAS 操作 Mark Word 来试图获取锁,如果重试成功,就使用普通的轻量级锁;否则,进一步升级为重量级锁。


Synchronized 非公平主要表现在获取锁的行为上,并非是按照申请锁的时间前后给等待线程分配锁的,每当锁被释放后,任何一个线程都有机会竞争到锁,这样做的目的是为了提高执行性能,缺点是可能会产生线程饥饿现象。


锁消除:指虚拟机即时编译器在运行时,对一些代码上要求同步,但被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。主要根据逃逸分析。


锁粗化:原则上,同步块的作用范围要尽量小。但是如果一系列的连续操作都对同一个对象反复加锁和解锁,甚至加锁操作在循环体内,频繁地进行互斥同步操作也会导致不必要的性能损耗。

锁粗化就是增大锁的作用域。

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