从细节理解锁的升级

线程同步

1. 保证互斥访问,即一个对象被一个线程修改的时候,另一个线程不允许同时进行修改
2. 保证进入同步方法或者同步代码块的每个线程,都能看到之前的修改效果

锁的升级

锁

以生活做类比,与锁相关的还有一些概念,比如说钥匙,柜子.钥匙用于开锁,锁用于保护柜子里的物资.只有得到了这把钥匙,我们才能去访问柜子里的资源.而锁和钥匙是一起交付的,不会出现只卖锁不卖钥匙的情形,因此正常情况下得到锁就意味着我们一定能够打开这把锁

java中的锁也是一样,只不过锁的是同步代码块,而获得锁的是线程,当一个线程获取到一个锁时也等价于获取到了该锁的钥匙.也就能访问到被锁住的代码与资源.而其他线程在此时则无法访问该块代码.

无锁

无锁就意味着,任意线程任意时刻都可以访问

偏向锁

当第一个线程第一次访问一个锁时,会通过CAS将自己的ThreadID置换到MarkWord中,并将偏向锁标志位置为1,当该线程再次访问此同步代码块时首先判断是否为偏向锁,是则继续判断ThreadId是否相同,相同就直接进入同步代码块,避免了再次用CAS的开销,如果有第二个线程来访问同一个代码块,也会先判断是否为偏向锁以及ThreadID是否相等,不相等则利用CAS去替换自己的ThreadID,如果成功,则说明第一个线程已经不在了,此时依旧为偏向锁.如果失败,说明线程一依旧占有锁,此时则将线程一暂停,设置偏向锁标识为0，并设置锁标志位为00，升级为轻量级锁，会按照轻量级锁的方式进行竞争锁。

注意

• 当一个对象已经计算过identity hash code，它就无法进入偏向锁状态；
• 当一个对象当前正处于偏向锁状态，并且需要计算其identity hash code的话，则它的偏向锁会被撤销，并且锁会膨胀为轻量级锁或者重量锁；

也就是说HashCode与偏向锁不能共存,jdk15以后似乎有取消偏向锁的趋势

轻量级锁

从无锁->轻量级锁

首先通过标志位判断此时同步块是否被锁定,如果没有被锁定,则在当前线程的栈帧中建立一个叫做Lock Record的空间,用于存储对象(锁)当前的Mark Word拷贝,同时还存有一个指针,然后再通过CAS尝试把对象的MarkWord更新为指向LockRecord的指针(也就是说,如果此时锁对象的MarkWord与LockRecord里的相同,那么当前线程就可以获得锁)将LockRecord里的另一个指针指向当前的MarkRecord(这个用于轻量级锁的撤销),更新成功后,将锁标志位转化为00.

如果更新失败了,就说明,有另一条线程已经获取到了锁,此时失败的线程则通过自旋来不断获取锁,如果在自旋过程中成功获取了锁,就依旧保持轻量级锁的状态,否则失败线程进入阻塞状态,将锁的标志位变为10,MarkWord变成指向重量级锁的指针,成为重量级锁

//Lock Record数据结构如下
class BasicObjectLock {
  friend class VMStructs;
 private:
  BasicLock _lock; 
  oop       _obj; 
};
class BasicLock {
 private:
  volatile markOop _displaced_header;
};

注意

只有两条线程相互竞争的时候才会有轻量级锁的产生,若是两条以上的线程竞争,则直接膨胀为重量级锁

重量级锁

重量级锁就是最传统的锁,只有一个线程获得锁,其他所有线程阻塞等待唤醒

总结

一般所说的偏向锁->轻量级锁->重量级锁的流程只有在不使用HashCode且只有两个线程竞争的时候生效

如果使用hashCode则会跳过偏向锁,超过两个线程竞争,则会直接成为重量级锁.