偏向锁、轻量级锁和自旋锁

偏向锁

偏向锁是JDK1.6提出来的一种锁优化的机制。其核心的思想是,如果程序没有竞争,则取消之前已经取得锁的线程同步操作。也就是说,若某一锁被线程获取后,便进入偏向模式,当线程再次请求这个锁时,就无需再进行相关的同步操作了,从而节约了操作时间,如果在此之间有其他的线程进行了锁请求,则锁退出偏向模式。

轻量级锁

如果偏向锁失败,Java虚拟机就会让线程申请轻量级锁,轻量级锁在虚拟机内部,使用一个成为BasicObjectLock的对象实现的,这个对象内部由一个BasicLock对象和一个持有该锁的Java对象指针组成。BasicObjectLock对象放置在Java栈帧中。在BasicLock对象内部还维护着displaced_header字段,用于备份对象头部的Mark Word.

当一个线程持有一个对象的锁的时候,对象头部Mark Word信息如下

[ptr                       |00] locked  

末尾的两位比特为00,整个Mark Word为指向BasicLock对象的指针。由于BasicObjectLock对象在线程栈中,因此该指针必然指向持有该锁的线程栈空间。当需要判断一个线程是否持有该对象时,只需要简单地判断对象头的指针是否在当前线程的栈地址范围即可。同时,BasicLock对象的displaced_header,备份了原对象的Mark word内容,BasicObjectLock对象的obj字段则指向持有锁的对象头部。

自旋锁

自旋锁可以使线程在没有取得锁的时候,不被挂起,而转去执行一个空循环,(即所谓的自旋,就是自己执行空循环),若在若干个空循环后,线程如果可以获得锁,则继续执行。若线程依然不能获得锁,才会被挂起。

使用自旋锁后,线程被挂起的几率相对减少,线程执行的连贯性相对加强。因此,对于那些锁竞争不是很激烈,锁占用时间很短的并发线程,具有一定的积极意义,但对于锁竞争激烈,单线程锁占用很长时间的并发程序,自旋锁在自旋等待后,往往毅然无法获得对应的锁,不仅仅白白浪费了CPU时间,最终还是免不了被挂起的操作 ,反而浪费了系统的资源。

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