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JAVA多线程

2021-08-25 10:53:45   2  举报

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JAVA多线程相关图例：锁升级等

多线程

作者其他创作

大纲/内容

store

工作内存

偏向线程ID是否为空

指向栈中锁记录的指针

进入同步块边界

对象的hashcode

tail != null

shouldParkAfterFailedAcquire()

自旋超时

CAS获取Monitor的Owner

自旋等待获取锁

FairSync#lock()

hasQueuedPredecessors()是否需要排队

state

返回node

分代年龄

偏向锁

线程1

可偏向锁：偏向锁： 1锁标志位：01

CAS更新偏向线程ID

线程3

公平锁

EPOCH

Blocked

重置偏向锁|锁标志位： 0|01

获取失败

成功获取

偏向锁：适用于单线程适用锁的情况，如果线程争用激烈，那么应该禁用偏向锁。轻量级锁：适用于竞争较不激烈的情况(这和乐观锁的使用范围类似)重量级锁：适用于竞争激烈的情况

需要排队返回True

对象头

True

MarkWord

是否偏移？

ReentrantLock的加锁流程公平非公平

NonfairSync

tryAquire()

node加入到队尾

NonFairSync#lock()

锁状态

从 JDK1.7 开始，自旋锁默认启用，自旋次数由 JVM 设置决定，这里我不建议设置的重试次数过多，因为 CAS 重试操作意味着长时间地占用 CPU。自旋锁重试之后如果抢锁依然失败，同步锁就会升级至重量级锁，锁标志位改为 10。在这个状态下，未抢到锁的线程都会进入 Monitor，之后会被阻塞在 _WaitSet 队列中。

锁升级：这种锁升级却不能降级的策略，目的是为了提高获得锁和释放锁的效率

新一轮轻量级锁的竞争

自旋

FairSync

偏向锁的撤销，需要等待全局安全点（在这个时间点上没有字节码正在执行）

失败

ReentrantLock的静态内部类

执行同步块

修改为 0 | 01

获取成功

AbstractQueuedSynchronizer

锁已经被占用

线程2

获取到锁

填充对齐

指令重排特性

保持缓存一致的协议 MESI

0 1

acquireQueued()

用户线程

当一个线程访问同步代码块/同步方法时

本质：对线程 - 工作内存 - 主存之间进行数据读写访问的过程进行抽象，然后构建的模型目的：屏蔽OS和各种硬件之间的内存访问差异，让Java程序在各种平台下都有一致的访问效率

反复尝试

阻塞之前获取锁的机会？非公平锁：3次公平锁：2次

tryAcquire()

enq构造队列，并将node加入到队列

ByteBuffer.allocate(capability)第一种方式是分此JVM堆内存，属于GC管辖范围，由于需要拷贝所以速度相对较馒

1. 可运行-阻塞-可运行存在上下文的切换2. synchronized是基于悲观锁的，当一个线程试图访问同步代码块时，它首先必须得到锁，退出或抛出异常时必须释放锁。

synchronized结束

实例数据

False未获取到锁

获取到Monitor

无锁

重入数+1

非公平锁

False

存在锁竞争时

进入阻塞列表，等待唤醒

队列中，在阻塞之前获取一次锁，若可以获取锁，那么就不需要进行阻塞（也就不需要进行上下文切换）；若获取失败，则放入队列（FIFO）本次锁的获取满足：当前节点 == Head.next 才能进行tryAcquire()

获取到锁当前节点设置为头节点（该节点不进行排队）

CAS获取锁

1. 高并发的时候，会影响CPU的效率（CAS操作不成功的话，会导致一直自旋，CPU的压力会很大。）2.只能保证一个变量的原子操作3. ABA问题

tryAcquire()返回True

自旋等待

False

主存

锁释放

返回 Node

tryAcquire()返回False

分为公平锁和非公平锁的情况：公平锁：是否需要排队，不需要排队则使用CAS获取锁，否则进行排队（进入等待队列）非公平锁：直接CAS去获取锁

1. 八大基本操作都是原子操作2. volatile：线程每次对工作内存中变量的操作都要同步到主存中3. 保证执行结果一致的情况下，对指令进行重排，以提高效率

设置锁的持有线程为当前线程

null

执行完成

轻量级锁

自旋超时升级为重量级锁

开始

state == 0

NonFair

hasQueuedPredecessors()

指向当前线程ID

当前线程队列中可以获取到锁的线程，不需要排队，返回False

assign

CAS

撤销偏向锁

True获取到锁

CAS还原markword

write

CAS更新MarkWord指向锁记录指针

lock()

1 1

可偏向？

三大特性：

锁升级简化过程

执行同步代码块

GC分代年龄

重量级锁

JMM

True需要排队

失败，有竞争

锁标志位设置为： 00

False不需要排队

JVM堆内存

线程n

...

指向重量级锁指针

对象要求 8 bit的整数倍

32 bit的对象头

数组长度

ParkAndCheckInterrupt()线程进入阻塞状态

锁标志位(11)

可见性

addWaiter

head.next.thread== 当前线程

Fair

锁标志位

缓存一致性协议

CAS更新

队列只有一个元素（头结点 = 获取到锁的线程），则不需要排队返回False

synchronized开始

栈帧中建立Lock Record，存储当前MarkWord的拷贝

再次循环判断

唤醒那些被挂起的线程

use

state + 1

类指针

释放锁

轻量级锁/自旋锁

参考：https://blog.csdn.net/weixin_40910372/article/details/107726978https://www.processon.com/view/5ef83ec65653bb2925b99219?fromnew=1https://segmentfault.com/a/1190000022904663

参考：https://blog.csdn.net/lsgqjh/article/details/63685058https://www.processon.com/view/5e29b0e8e4b04579e40c15a7?fromnew=1源码

队列中元素数目> 1

1 0

偏向锁标志

占用锁的线程是否当前线程

直接物理内存

阻塞结束

偏向锁？

unlock

偏向锁撤销

线程ID

锁升级