Java锁升级原理
Java中的锁升级是指在多线程环境下,锁的状态从无锁状态逐渐升级为偏向锁、轻量级锁和重量级锁。这种升级的过程是为了提高并发性能。
- 偏向锁(Biased Locking):
- 偏向锁是为了解决只有一个线程访问同步块时的性能问题。
- 当一个线程访问同步块时,使用CAS操作将对象头中的线程ID记录下来,表示该对象偏向于这个线程。
- 如果后续访问同步块的线程仍然是同一个线程,那么不需要加锁,直接进入同步块执行。
- 如果其他线程访问同步块,偏向锁会自动撤销,升级为轻量级锁。
- 轻量级锁(Lightweight Locking):
- 轻量级锁是为了解决多个线程交替访问同步块的性能问题。
- 当第一个线程访问同步块时,锁会被升级为轻量级锁。
- 轻量级锁使用CAS操作尝试将对象头中的锁记录指针替换为指向锁记录的指针。
- 如果CAS操作成功,表示线程获取了轻量级锁,并可以进入同步块执行。
- 如果CAS操作失败,表示存在竞争,锁会膨胀为重量级锁。
- 重量级锁(Heavyweight Locking):
- 重量级锁是传统的锁实现,使用互斥量来实现线程同步。
- 当多个线程竞争同一个锁时,轻量级锁会膨胀为重量级锁。
- 被锁住的对象会进入等待队列,非锁定的线程会被阻塞。
- 线程释放锁后,等待队列中的线程会通过操作系统的唤醒机制被唤醒,竞争锁的所有线程抢夺锁的所有权。
- Java锁升级的过程是动态的,根据竞争情况进行自适应调整。在并发度不高的情况下,偏向锁和轻量级锁可以减少不必要的竞争,提高性能。而在高并发情况下,锁会升级为重量级锁,确保线程安全性。锁升级过程是由JVM自动完成的,开发人员无需显式介入。