③. 偏向锁 单个线程多次访问

• ①. 主要作用:当一段同步代码一直被同一个线程多次访问,由于只有一个线程那么该线程在后续访问时便会自动获得锁(偏向锁)

同一个老顾客来访,直接老规矩行方便

偏向锁为了解决只有在一个线程执行同步时提高性能

• ②. 64位标记图再看(通过CAS方式修改markword中的线程ID)

③. 偏向锁的理论

在实际应用运行过程中发现,“锁总是同一个线程持有,很少发生竞争”,也就是说锁总是被第一个占用他的线程拥有,这个线程就是锁的偏向线程

那么只需要在锁第一次被拥有的时候,记录下偏向线程ID。这样偏向线程就一直持有着锁(后续这个线程进入和退出这段加了同步锁的代码块时,不需要再次加锁和释放锁。而是直接比较对象头里面是否存储了指向当前线程的偏向锁)。

如果相等表示偏向锁是偏向于当前线程的,就不需要再尝试获得锁了,直到竞争发生才释放锁。以后每次同步,检查锁的偏向线程ID与当前线程ID是否一致,如果一致直接进入同步。无需每次加锁解锁都去CAS更新对象头。如果自始至终使用锁的线程只有一个,很明显偏向锁几乎没有额外开销,性能极高。

假如不一致意味着发生了竞争,锁已经不是总是偏向于同一个线程了,这时候可能需要升级变为轻量级锁,才能保证线程间公平竞争锁。偏向锁只有遇到其他线程尝试竞争偏向锁时,持有偏向锁的线程才会释放锁,线程是不会主动释放偏向锁的

④. 技术实现

一个synchronized方法被一个线程抢到了锁时,那这个方法所在的对象就会在其所在的Mark Word中将偏向锁修改状态位,同时还会有占用前54位来存储线程指针作为标识。若该线程再次访问同一个synchronized方法时,该线程只需去对象头的Mark Word 中去判断一下是否有偏向锁指向本身的ID,无需再进入Monitor去竞争对象了。

⑤. 对于如上的③、④进行细化

步骤:

(1). 偏向锁的操作不用直接捅到操作系统,不涉及用户到内核转换,不必要直接升级为最高级,我们以一个account对象的“对象头”为例,

(2). 假如有一个线程执行到synchronized代码块的时候,JVM使用CAS操作把线程指针ID记录到Mark Word当中,并修改标偏向标示,标示当前线程就获得该锁。锁对象变成偏向锁(通过CAS修改对象头里的锁标志位),字面意思是“偏向于第一个获得它的线程”的锁。执行完同步代码块后,线程并不会主动释放偏向锁。

(3). 这时线程获得了锁,可以执行同步代码块。当该线程第二次到达同步代码块时会判断此时持有锁的线程是否还是自己(持有锁的线程ID也在对象头里),JVM通过account对象的Mark Word判断:当前线程ID还在,说明还持有着这个对象的锁,就可以继续进入临界区工作。由于之前没有释放锁,这里也就不需要重新加锁。 如果自始至终使用锁的线程只有一个,很明显偏向锁几乎没有额外开销,性能极高。

(4). 结论:JVM不用和操作系统协商设置Mutex(争取内核),它只需要记录下线程ID就标示自己获得了当前锁,不用操作系统接入。

上述就是偏向锁:在没有其他线程竞争的时候,一直偏向偏心当前线程,当前线程可以一直执行。

⑥. 重要参数说明

* 实际上偏向锁在JDK1.6之后是默认开启的,但是启动时间有延迟,
* 所以需要添加参数-XX:BiasedLockingStartupDelay=0,让其在程序启动时立刻启动。
* 开启偏向锁:
* -XX:+UseBiasedLocking -XX:BiasedLockingStartupDelay=0
* 关闭偏向锁:关闭之后程序默认会直接进入轻量级锁状态。
* -XX:-UseBiasedLockin

⑦. 代码展示

1. 偏向锁在JDK1.6以上默认开启,开启后程序启动几秒后才会被激活,可以使用JVM参数来关闭延迟 -XX:BiasedLockingStartupDelay=0

2. 如果确定锁通常处于竞争状态则可通过JVM参数 -XX:-UseBiasedLocking 关闭偏向锁,那么默认会进入轻量级锁

public class MyObject{
    public static void main(String[] args){
        Object o = new Object();
        new Thread(() -> {
            synchronized (o){
                System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
            }
        },"t1").start();
    }
}

⑧. 偏向锁的撤销(偏向锁使用一种等到竞争出现才释放锁的机制,只有当其他线程竞争锁时,持有偏向锁的原来线程才会被撤销。撤销需要等待全局安全点(该时间点上没有字节码正在执行),同时检查持有偏向锁的线程是否还在执行)

第一个线程正在执行synchronized方法(处于同步块),它还没有执行完,其它线程来抢夺,该偏向锁会被取消掉并出现锁升级

此时轻量级锁由原持有偏向锁的线程持有,继续执行其同步代码,而正在竞争的线程会进入自旋等待获得该轻量级锁

第一个线程执行完成synchronized方法(退出同步块),则将对象头设置成无锁状态并撤销偏向锁 ,重新偏向

(我的理解是,其实如果线程A执行完毕,如果不再去竞争,那么就会重新线程B为偏向锁;如果线程A继续竞争,那么就会CAS自旋 也就升级到了轻量级锁)