JVM锁的膨胀过程与锁内存变化解析

本文涉及的产品
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
云解析 DNS,旗舰版 1个月
简介: 在Java虚拟机(JVM)中,锁机制是确保多线程环境下数据一致性和线程安全的重要手段。随着线程对共享资源的竞争程度不同,JVM中的锁会经历从低级到高级的膨胀过程,以适应不同的并发场景。本文将深入探讨JVM锁的膨胀过程,以及锁在内存中的变化。


在Java虚拟机(JVM)中,锁机制是确保多线程环境下数据一致性和线程安全的重要手段。随着线程对共享资源的竞争程度不同,JVM中的锁会经历从低级到高级的膨胀过程,以适应不同的并发场景。本文将深入探讨JVM锁的膨胀过程,以及锁在内存中的变化。

一、JVM锁的膨胀过程

JVM中的锁主要分为四种状态:无锁、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。这些锁状态之间存在一定的转换关系,通常称为锁的膨胀过程。

  1. 无锁状态
  • 当对象被创建后,且没有线程对其加锁时,对象处于无锁状态。此时,对象的Mark Word(标记字)中存储的是对象的哈希码、GC年龄等信息。
  1. 偏向锁状态
  • 当第一个线程尝试获取对象的锁时,JVM会偏向于该线程,并为其分配偏向锁。偏向锁的目的是为了减少锁的竞争,提高系统的并发性能。在偏向锁状态下,对象的Mark Word中会存储偏向线程的ID和偏向锁的标志位。
  • 如果后续没有其他线程竞争该锁,那么持有偏向锁的线程可以无阻碍地访问共享资源。
  1. 轻量级锁状态
  • 当有第二个线程尝试获取已经被偏向锁持有的对象的锁时,偏向锁会升级为轻量级锁。轻量级锁采用CAS(Compare and Swap)操作来尝试获取锁,以减少锁的竞争和系统的开销。
  • 在轻量级锁状态下,JVM会在当前线程的栈帧中创建锁记录(Lock Record),并将对象的Mark Word复制到锁记录中。同时,JVM会修改对象的Mark Word,使其指向当前线程的锁记录。
  • 如果CAS操作成功,那么当前线程就成功获取了轻量级锁;如果CAS操作失败,说明有其他线程正在竞争该锁,此时轻量级锁可能会升级为重量级锁。
  1. 重量级锁状态
  • 当多个线程长时间竞争同一个对象的锁时,轻量级锁会升级为重量级锁。重量级锁采用操作系统的互斥量(Mutex)来实现,以确保线程的安全性。
  • 在重量级锁状态下,JVM会创建一个等待队列,将等待获取锁的线程挂起在队列中。当持有锁的线程释放锁时,JVM会从等待队列中选择一个线程分配锁。

二、锁内存的变化

随着锁状态的膨胀,对象的内存布局也会发生相应的变化。具体来说:

  • 在无锁状态下,对象的Mark Word中主要存储的是对象的哈希码、GC年龄等信息。
  • 在偏向锁状态下,Mark Word中会存储偏向线程的ID和偏向锁的标志位。
  • 在轻量级锁状态下,Mark Word会被修改为指向当前线程的锁记录的指针。
  • 在重量级锁状态下,Mark Word中会存储指向操作系统互斥量的指针,以及等待队列等相关信息。

三、总结

JVM锁的膨胀过程是一个动态适应并发场景的过程。通过从低级到高级的锁状态转换,JVM能够灵活地处理不同级别的并发竞争,以确保数据的一致性和线程的安全性。同时,随着锁状态的膨胀,对象的内存布局也会发生相应的变化,以适应不同的锁状态。了解JVM锁的膨胀过程和锁内存的变化,有助于我们更好地设计和优化多线程程序,提高系统的并发性能和稳定性。

目录
打赏
0
1
1
0
200
分享
相关文章
快速定位并优化CPU 与 JVM 内存性能瓶颈
本文介绍了 Java 应用常见的 CPU & JVM 内存热点原因及优化思路。
602 166
|
3月前
|
Java内存模型深度解析:从理论到实践####
【10月更文挑战第21天】 本文深入探讨了Java内存模型(JMM)的核心概念与底层机制,通过剖析其设计原理、内存可见性问题及其解决方案,结合具体代码示例,帮助读者构建对JMM的全面理解。不同于传统的摘要概述,我们将直接以故事化手法引入,让读者在轻松的情境中领略JMM的精髓。 ####
64 6
|
8天前
|
JVM: 内存、类与垃圾
分代收集算法将内存分为新生代和老年代,分别使用不同的垃圾回收算法。新生代对象使用复制算法,老年代对象使用标记-清除或标记-整理算法。
18 3
浅析JVM方法解析、创建和链接
上一篇文章《你知道Java类是如何被加载的吗?》分析了HotSpot是如何加载Java类的,本文再来分析下Hotspot又是如何解析、创建和链接类方法的。
232 105
【JVM】——JVM运行机制、类加载机制、内存划分
JVM运行机制,堆栈,程序计数器,元数据区,JVM加载机制,双亲委派模型
秒杀抢购场景下实战JVM级别锁与分布式锁
在电商系统中,秒杀抢购活动是一种常见的营销手段。它通过设定极低的价格和有限的商品数量,吸引大量用户在特定时间点抢购,从而迅速增加销量、提升品牌曝光度和用户活跃度。然而,这种活动也对系统的性能和稳定性提出了极高的要求。特别是在秒杀开始的瞬间,系统需要处理海量的并发请求,同时确保数据的准确性和一致性。 为了解决这些问题,系统开发者们引入了锁机制。锁机制是一种用于控制对共享资源的并发访问的技术,它能够确保在同一时间只有一个进程或线程能够操作某个资源,从而避免数据不一致或冲突。在秒杀抢购场景下,锁机制显得尤为重要,它能够保证商品库存的扣减操作是原子性的,避免出现超卖或数据不一致的情况。
94 10
深入探索Java虚拟机(JVM)的内存管理机制
本文旨在为读者提供对Java虚拟机(JVM)内存管理机制的深入理解。通过详细解析JVM的内存结构、垃圾回收算法以及性能优化策略,本文不仅揭示了Java程序高效运行背后的原理,还为开发者提供了优化应用程序性能的实用技巧。不同于常规摘要仅概述文章大意,本文摘要将简要介绍JVM内存管理的关键点,为读者提供一个清晰的学习路线图。
Java内存管理深度解析####
本文深入探讨了Java虚拟机(JVM)中的内存分配与垃圾回收机制,揭示了其高效管理内存的奥秘。文章首先概述了JVM内存模型,随后详细阐述了堆、栈、方法区等关键区域的作用及管理策略。在垃圾回收部分,重点介绍了标记-清除、复制算法、标记-整理等多种回收算法的工作原理及其适用场景,并通过实际案例分析了不同GC策略对应用性能的影响。对于开发者而言,理解这些原理有助于编写出更加高效、稳定的Java应用程序。 ####
Java虚拟机(JVM)垃圾回收机制深度解析与优化策略####
本文旨在深入探讨Java虚拟机(JVM)的垃圾回收机制,揭示其工作原理、常见算法及参数调优方法。通过剖析垃圾回收的生命周期、内存区域划分以及GC日志分析,为开发者提供一套实用的JVM垃圾回收优化指南,助力提升Java应用的性能与稳定性。 ####
|
3月前
|
深入解析:JDK与JVM的区别及联系
在Java开发和运行环境中,JDK(Java Development Kit)和JVM(Java Virtual Machine)是两个核心概念,它们在Java程序的开发、编译和运行过程中扮演着不同的角色。本文将深入解析JDK与JVM的区别及其内在联系,为Java开发者提供清晰的技术干货。
66 1

热门文章

最新文章

推荐镜像

更多