synchronized 锁的升级过程

付威

发布于 2021-03-07 17:37:07

68200

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测试代码

static A obj;
//	-XX:BiasedLockingStartupDelay=0  偏向锁开关
	// -XX:+PrintFlagsInitial 打印所有参数
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		obj = new A();
//		Thread.sleep(60000);
		System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
		printHeader();
//		obj.hashCode();
		printHeader();
		
		Thread thread = new Thread(() -> {
			printHeader();
		});
		Thread thread2 = new Thread(() -> {
			printHeader();
		});
		thread.start();
		thread2.start();
		thread.join();
		thread2.join();
	}
	
	private static void printHeader() {
		synchronized (obj) {
			System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
			System.out.println("========");
		}
		
	}

默认状态

1. 未加锁 ,锁状态是 001（无锁不可偏向）

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

2. 主线程进入，锁升级为 00（轻量级锁）

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           c0 f5 81 02 (11000000 11110101 10000001 00000010) (42071488)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

3. 线程 1 进入，无其他线程竞争 00

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           c0 f5 81 02 (11000000 11110101 10000001 00000010) (42071488)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

4. 线程 2 等线程 1 执行玩后进入，无其他线程竞争 00

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           38 f6 6c 1f (00111000 11110110 01101100 00011111) (527234616)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

5. 线程 1 和线程 2 同时进入，存在竞争 ,升级位重量级锁 10

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     4        (object header)                           1a e7 ec 02 (00011010 11100111 11101100 00000010) (49080090)
      4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
      8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
     12     4        (loss due to the next object alignment)

◆ 打开偏向锁开关

-XX:BiasedLockingStartupDelay=0

1. 未加锁锁状态 101,无锁可偏向，实际是偏向锁但是没有存储线程 ID,所以还是无锁状态

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

2. 主线程进入，锁状态 101，存储了线程 ID，转成真实的偏向锁。

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           05 40 41 03 (00000101 01000000 01000001 00000011) (54607877)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

3. 线程 1 进入，无其他线程竞争,锁状态 00 (轻量锁)

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           d8 f3 7e 1e (11011000 11110011 01111110 00011110) (511636440)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

4. 线程 2 进入，无其他线程竞争,锁状态 00 (轻量锁)

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     4        (object header)                           a8 ef 7e 1e (10101000 11101111 01111110 00011110) (511635368)
      4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
      8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
     12     4        (loss due to the next object alignment)

5. 线程 1 和线程 2 同时进入，存在竞争 10

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           5a e5 d1 02 (01011010 11100101 11010001 00000010) (47310170)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

◆ 打开偏向锁开关—-同时运行对象的HashCode

1. 未加锁锁状态 101,无锁可偏向，实际是偏向锁但是没有存储线程 ID,所以还是无锁状态

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

2. 运行 hashcode 后，锁状态升级位无锁不可偏向，原本存放线程 ID 的位置被 hashcode 覆盖

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     4        (object header)                           05 40 62 02 (00000101 01000000 01100010 00000010) (39993349)
      4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
      8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
     12     4        (loss due to the next object alignment)

3. 线程 1 进入，无锁竞争，锁升级为轻量锁 000

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           90 f1 93 00 (10010000 11110001 10010011 00000000) (9695632)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

4. 线程 2 进入，存在锁竞争，锁升级为轻量锁 010

OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
     0     4        (object header)                           0a e5 71 02 (00001010 11100101 01110001 00000010) (41018634)
     4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     8     4        (object header)                           47 c1 00 f8 (01000111 11000001 00000000 11111000) (-134168249)
    12     4        (loss due to the next object alignment)

◆ 锁升级基本流程

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原始发表：2021-03-062，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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1. 未加锁 ,锁状态是 001（无锁不可偏向）

2. 主线程进入，锁升级为 00（轻量级锁）

3. 线程 1 进入，无其他线程竞争 00

4. 线程 2 等线程 1 执行玩后进入，无其他线程竞争 00

5. 线程 1 和线程 2 同时进入，存在竞争 ,升级位重量级锁 10

◆ 打开偏向锁开关

1. 未加锁锁状态 101,无锁可偏向，实际是偏向锁但是没有存储线程 ID,所以还是无锁状态

2. 主线程进入，锁状态 101，存储了线程 ID，转成真实的偏向锁。

3. 线程 1 进入，无其他线程竞争,锁状态 00 (轻量锁)

4. 线程 2 进入，无其他线程竞争,锁状态 00 (轻量锁)

5. 线程 1 和线程 2 同时进入，存在竞争 10

◆ 打开偏向锁开关—-同时运行对象的HashCode

1. 未加锁锁状态 101,无锁可偏向，实际是偏向锁但是没有存储线程 ID,所以还是无锁状态

2. 运行 hashcode 后，锁状态升级位无锁不可偏向，原本存放线程 ID 的位置被 hashcode 覆盖

3. 线程 1 进入，无锁竞争，锁升级为轻量锁 000

4. 线程 2 进入，存在锁竞争，锁升级为轻量锁 010

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4. 线程 2 等线程 1 执行玩后进入，无其他线程竞争 00

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◆ 打开偏向锁开关

1. 未加锁 锁状态 101,无锁可偏向，实际是偏向锁但是没有存储线程 ID,所以还是无锁状态

2. 主线程进入，锁状态 101，存储了线程 ID，转成真实的偏向锁。

3. 线程 1 进入，无其他线程竞争,锁状态 00 (轻量锁)

4. 线程 2 进入，无其他线程竞争,锁状态 00 (轻量锁)

5. 线程 1 和线程 2 同时进入 ，存在竞争 10

◆ 打开偏向锁开关—-同时运行对象的HashCode

1. 未加锁 锁状态 101,无锁可偏向，实际是偏向锁但是没有存储线程 ID,所以还是无锁状态

2. 运行 hashcode 后，锁状态升级位无锁不可偏向 ，原本存放线程 ID 的位置被 hashcode 覆盖

3. 线程 1 进入，无锁竞争，锁升级为轻量锁 000

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5. 线程 1 和线程 2 同时进入，存在竞争 10

1. 未加锁锁状态 101,无锁可偏向，实际是偏向锁但是没有存储线程 ID,所以还是无锁状态

2. 运行 hashcode 后，锁状态升级位无锁不可偏向，原本存放线程 ID 的位置被 hashcode 覆盖