第16讲 | synchronized底层如何实现？什么是锁的升级、降级？

精选留言(56)

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  公号-代码荣耀

  自旋锁:竞争锁的失败的线程，并不会真实的在操作系统层面挂起等待，而是JVM会让线程做几个空循环(基于预测在不久的将来就能获得)，在经过若干次循环后，如果可以获得锁，那么进入临界区，如果还不能获得锁，才会真实的将线程在操作系统层面进行挂起。
  
  适用场景:自旋锁可以减少线程的阻塞，这对于锁竞争不激烈，且占用锁时间非常短的代码块来说，有较大的性能提升，因为自旋的消耗会小于线程阻塞挂起操作的消耗。
  如果锁的竞争激烈，或者持有锁的线程需要长时间占用锁执行同步块，就不适合使用自旋锁了，因为自旋锁在获取锁前一直都是占用cpu做无用功，线程自旋的消耗大于线程阻塞挂起操作的消耗，造成cpu的浪费。

  作者回复: 不错，自旋是种乐观情况的优化

  2018-06-12

  

   80
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  yearning

  这次原理真的看了很久，一直鼓劲自己，看不懂就是说明自己有突破。
  
  下面看了并发编程对于自旋锁的了解，同时更深刻理解同步锁的性能。
  
  自旋锁采用让当前线程不停循环体内执行实现，当循环条件被其他线程改变时，才能进入临界区。
  
  由于自旋锁只是将当前线程不停执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应会更快。但当线程不停增加时，性能下降明显。
  线程竞争不激烈，并且保持锁的时间段。适合使用自旋锁。
  
  为什么会提出自旋锁，因为互斥锁，在线程的睡眠和唤醒都是复杂而昂贵的操作，需要大量的CPU指令。如果互斥仅仅被锁住是一小段时间，
  用来进行线程休眠和唤醒的操作时间比睡眠时间还长，更有可能比不上不断自旋锁上轮询的时间长。
  
  当然自旋锁被持有的时间更长，其他尝试获取自旋锁的线程会一直轮询自旋锁的状态。这将十分浪费CPU。
  
  在单核CPU上，自旋锁是无用，因为当自旋锁尝试获取锁不成功会一直尝试，这会一直占用CPU，其他线程不可能运行，
  同时由于其他线程无法运行，所以当前线程无法释放锁。
  
  混合型互斥锁， 在多核系统上起初表现的像自旋锁一样， 如果一个线程不能获取互斥锁， 它不会马上被切换为休眠状态，在一段时间依然无法获取锁，进行睡眠状态。
  
  混合型自旋锁，起初表现的和正常自旋锁一样，如果无法获取互斥锁，它也许会放弃该线程的执行，并允许其他线程执行。
  
  切记，自旋锁只有在多核CPU上有效果，单核毫无效果，只是浪费时间。
  
  
  以上基本参考来源于：
  http://ifeve.com/java_lock_see1/
  http://ifeve.com/practice-of-using-spinlock-instead-of-mutex/

  作者回复: 很不错总结

  2018-06-12

   1

   40
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  jacy

  看了大家对自旋锁的评论，我的收获如下:
  1.基于乐观情况下推荐使用，即锁竞争不强，锁等待时间不长的情况下推荐使用
  2.单cpu无效，因为基于cas的轮询会占用cpu,导致无法做线程切换
  3.轮询不产生上下文切换，如果可估计到睡眠的时间很长，用互斥锁更好
  

  作者回复: 不错

  2018-06-19

   3

   18
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  sunlight001

  自旋锁是尝试获取锁的线程不会立即阻塞，采用循环的方式去获取锁，好处是减少了上下文切换，缺点是消耗cpu

  作者回复: 不错

  2018-06-12

  

   17
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  Roysatm

  
  1.synchronized锁，可分为偏向锁、轻量级锁、重量级锁。在jvm没有显示关闭偏向锁的情况下，初始状态时默认是偏向锁时，
  线程请求先通过CAS替换mark word中threadId,如果替换成功则该线程持有当前锁。如果替换失败，锁会升级为轻量级锁，
  线程请求会尝试CAS替换mark word中指向栈中锁记录的指针，如果替换成功则该线程持有当前锁。
  如果替换失败，当前线程会自旋一定次数，继续尝试获取CAS替换，如果超过一定自旋次数，锁升级为重量级锁。
  
  synchronized锁是调用系统内核互斥锁实现的，线程在获取synchronized锁失败后，也会进入一个等待获取锁队列中（系统内核实现的），
  线程会由运行态切换到阻塞态，让出CPU，待其他线程释放锁后唤醒它。
  
  synchronize锁重（1.6之后jvm有优化）就是重在两点，一是调用内核互斥锁实现，二是线程获取锁失败会变成阻塞态，让出CPU，等待唤醒（有一定的上下文切换）

  2019-02-17

  

   8
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  黑子

  自旋锁 for(;;)结合cas确保线程获取取锁

  作者回复: 差不多

  2018-06-12

  

   8
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  Miaozhe

  杨老师，偏斜锁有什么作用？还是没有看明白，如果只是被一个线程获取，那么锁还有什么意义？
  另外，如果我有两个线程明确定义调用同一个对象的Synchronized块，JVM默认肯定先使用偏斜锁，之后在升级到轻量级所，必须经过撤销Revoke吗？编译的时候不会自动优化？

  作者回复: 我理解偏斜锁就是为了优化那些没有并发却写了同步逻辑的代码；javac编译时能判断的是有限的；一旦有另外线程想获取，就会revoke，而且开销明显

  2018-06-12

  

   6
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  灰飞灰猪不会灰飞.烟灭

  老师 AQS就不涉及用户态和内核态的切换了 对吧？

  作者回复: 我理解是，cas是基于特定指令

  2018-06-12

  

   4
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  苦行僧

  轻量级锁和重量级锁没有详细说明和区别，仅从名字不好区别

  2019-02-18

  

   3
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  stephen chow

  StampLock是先试着读吧？你写的先试着修改。。

  作者回复: 嗯，是有点写跑偏了，看上下文倒也能理解，谢谢指出

  2018-10-01

  

   3
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  Miaozhe

  杨老师，看到有回复说自旋锁在单核CPU上是无用，感觉这个理论不准确，因为Java多线程在很早时候单核CPC的PC上就能运行，计算机原理中也介绍，控制器会轮巡各个进程或线程。而且多线程是运行在JVM上，跟物理机没有很直接的关系吧？

  作者回复: 已回复，我也认为单核无用

  2018-06-13

  

   3
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  Jerry银银

  『其逻辑是先试着修改，然后通过 validate 方法确认是否...』
  这里面先试着修改写错了，小编帮忙改下吧，应该是：『其逻辑是先试着读，然后....』 我看到留言中，有其它同学早就提出了，但是一直没有被修正。。。。

  作者回复: 谢谢指出

  2019-02-02

  

   2
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  刘杰

  偏斜锁和轻量级锁的区别不是很清晰

  2018-07-12

  

   2
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  随心而至

  AtomicInteger中使用的自旋spin, 其实就是不断尝试，直到CAS成功。
  public final int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction) {
          int prev, next;
          do {
              prev = get();
              next = updateFunction.applyAsInt(prev);
          } while (!compareAndSet(prev, next));
          return prev;
      }

  2019-09-18

  

   1
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  张天屹

  自旋锁我理解了，但是没用过，请问其对于Java来说是jdk提供的api还是JVM层面的实现，还是OS层面的实现呢？

  2019-04-01

  

   1
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  (💐亮亮💐)

  自旋锁失败后，不是进入同步等待队列吗？

  2018-08-22

  

   1
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  clz1341521

  自旋锁是一种乐观优化
  自旋锁:竞争锁的失败的线程，并不会真实的在操作系统层面挂起等待，而是JVM会让线程做几个空循环(基于预测在不久的将来就能获得)，在经过若干次循环后，如果可以获得锁，那么进入临界区，如果还不能获得锁，才会真实的将线程在操作系统层面进行挂起。
  
  适用场景:自旋锁可以减少线程的阻塞，这对于锁竞争不激烈，且占用锁时间非常短的代码块来说，有较大的性能提升，因为自旋的消耗会小于线程阻塞挂起操作的消耗。

  2018-08-05

  

   1
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  gesanri

  我有一个疑问，最后这个stampedlock的例子，access方法中，调用读乐观锁之后直接就进行read操作，但这个时候不知道validate的结果，如果validate为false，还要再read一次，为什么不先判断validate为true再read呢？是因为read这个操作太轻量级了吗？

  2018-08-04

  

   1
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  苍天大树

  第一次回答问题哈，自旋锁就是当获取锁失败后，自己定时循环去获取锁，不进入休眠状态。这样的好处就是快，坏处就是消耗cpu

  2018-08-04

  

   1
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  Cui

  老师你好 心中一直有个疑问：synchronize和AQS的LockSupport同样起到阻塞线程的作用，这两者的区别是什么？能不能从实现原理和使用效果的角度说说？

  作者回复: LockSupport park是waiting，另一个是blocked；具体底层，马上一篇有说明

  2018-06-22

  

   1